SISTEM PENGATUR INTENSITAS LAMPU PHILIPS MASTER LED SECARA OTOMATIS YANG DILENGKAPI DENGAN REMOTE CONTROL
Oleh: Christian Surya Dharma NIM: 612006011
Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah Sarjana Teknik Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Juli 2012
INTISARI
Inovasi lampu LED (Light Emiting Diode) terus berkembang dalam dekade terakhir ini. Penggunaan LED dapat menghemat pemakaian energi, memiliki daya tahan yang lama, radiasi panas yang rendah, dan tahan terhadap goncangan-goncangan sehingga lebih awet. Philips Master LEDspot dan Philips Master LEDbulb adalah contoh inovasi lampu dari Philips yang menggunakan LED sebagai sumber penghasil cahayanya. Dengan menambahkan piranti mengatur intensitas cahaya, kita dapat lebih menghemat energi. Sistem pendeteksi keberadaan manusia juga ditambahkan untuk menanggulangi kelalaian manusia dalam hal mematikan lampu ketika meninggalkan ruangan. Mikrokontroler ATmega8 digunakan sebagai pengendali keseluruhan sistem. ATmega8 akan bertugas untuk mengolah data dari remote control, menerima pulsa zero crossing detector, dan juga mengolah data sensor PIR (Passsive Infra Red) PARADOX PA-465. Mikrokontroler juga mengatur lebar pulsa ‘ON’ dan ‘OFF’ driver dimmer lampu yang menggunakan MOC 3020 dan Triac BT136. Sensor PIR akan bertugas untuk mendeteksi keberadaan orang dalam ruangan 4 meter x 4 meter dengan ketinggian 2,8 meter dari permukaan tanah dengan memberikan pulsa kepada mikrokontroler ketika mendeteksi orang. Pengujian dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama dilakukan pada ruangan sebesar 3 meter x 3 meter, dan pengujian kedua dilakukan pada luas daerah sebesar 4 meter x 4 meter dengan posisi alat pada ketinggian 2,8 meter dari permukaan tanah pada masing-masing percobaan. Pada tahap pertama maupun kedua sensor PIR PARADOX PA-465 dapat mendeteksi keberadaan orang dalam luasan daerah tersebut. Pada saat kita berada di luar batasan daerah tersebut selama lebih dari tiga menit, sistem akan otomatis mematikan lampu dan lampu akan hidup sesuai kecerahan terakhir ketika kita kembali. Pengujian dilakukan sebanyak lima kali dengan tingkat keberhasilan 100%.
i
KATA PENGANTAR
Sungguh bersyukur dan berterima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas penyertaan, kesehatan, kekuatan, kasih karunia dan hikmat yang diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan dorongan, bantuan, semangat, dan juga dukungan untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Papa dan mama yang selalu mendoakan, memberikan semangat, selalu memotivasi, memberi dorongan dan dukungan baik moral maupun material hingga akhirnya penulis bisa menyelesaikan penulisan skripsi ini. 2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji MT. selaku pembimbing I dan Bapak Daniel Santoso, ST., MT. selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk membantu, membimbing, mengarahkan, dan memberikan saran hingga skripsi ini bisa diselesaikan. 3. Bapak DR. Iwan Setyawan dan Bapak Prof. Liek Wilardjo selaku wali studi, dosen-dosen pengajar FTEK, pegawai dan para staff yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan studi. 4. Melly yang selalu memberikan dorongan, semangat, penghiburan dan juga menguatkan secara rohani sehingga penulis mampu bangkit setiap kali menghadapi permasalahan yang dihadapi dalam penulisan ini. 5. Gilbert, Lukas, Dede, Budi, Arief, Deni, Xin”, Vonny, Yenti, Lina, Ian, Jeffrey Bo, Yoyo, Jemmy Atenk, yang membantu dan selalu memberikan semangat sehingga penulis termotivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
ii
6. Roni, Pepe, Suryo, Daniel K, Mas Lintang, teman-teman futsal ‘Junker’ dan teman-teman FTEK lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas ketersediaan waktu untuk membantu dan berbagi kebahagiaan bersama. 7. Om Hengky dan Tante Ricky selaku Gembala Sidang Gereja Bethany Salatiga dan orang tua rohani yang terus memotivasi dan memberikan dorongan untuk penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 8. Teman-teman gereja dan sahabat-sahabat: Albert bebek, Juned, C’Debbie, K’Leufrand, Mas Novi, Mas Toni, Mas Yok, Aan, Aa, Momo, Eeb, Ucil, Harry, Kuntet, Yansen, Archie, Dani, Olvi, Selly, Ovi, Olive dan temanteman lain yang terus mendukung terselesaikannya skripsi ini. 9. Yosi, Stephen, Evelyn, Ching-ching, Miko, Tante Meme, dan Om Sugiharto,
yang
terus
member
dorongan
dan
semangat
untuk
dapat
terselesaikannya skripsi ini. 10. Teman-teman, keluarga, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Terima kasih atas segala suka, duka, bantuan, perhatian dan dukungan yang telah diberikan. Kiranya Tuhan senantiasa menyertai dan memberkati kita.
Salatiga, Juni 2012 Penulis
Christian Surya Dharma
iii
DAFTAR ISI
Halaman INTISARI ………………………………………………………………..
i
KATA PENGANTAR ………………..…………………………………
ii
DAFTAR ISI …………………………………………………………….
iv
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………. vii DAFTAR TABEL ……………………………………………………….
xi
BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………….
1
1.1 Latar Belakang ………………………………………………
1
1.2 Tujuan ……………………………………………………….
1
1.3 Spesifikasi …………………………………………………...
5
1.4 Sistematika Penulisan ……………………………………….
6
BAB II DASAR TEORI …………………………………………………
7
2.1 Philips Master LED ...……………………………………….
7
2.2 Mikrokontroler ATmega8 …………………………………...
11
2.3 PIR (Passive Infrared) PARADOX PA-465 ………………..
13
2.4 Modul Zero Crossing Detector ……………………………...
14
2.5 Modul Dimmer Lampu ….…………………………………..
16
2.6 Modul Catu Daya ……………………………………………
20
2.7 Modul TSOP dan Remote Control ………………………….. 22
iv
BAB III PERANCANGAN ……………………………………………...
26
3.1 Gambaran Umum Sistem ……………………………………
26
3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ..……………...
27
3.2.1 Modul Catu Daya ………………………………….
27
3.2.2 Modul Zero Crossing Detector ……………………
30
3.2.3 Modul Dimmer Lampu ……………………………
32
3.2.4 Modul TSOP ………………………………………
35
3.2.5 Modul Mikrokontroler ATmega8 …………………
37
3.2.6 Modul PIR (Passive Infrared) PARADOX PA-465
42
3.3 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ……………….. 42
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ………………………………..
46
4.1 Pengujian Modul-modul …………………………………….
46
4.1.1 Lampu Philips Master LED ……………………….
46
4.1.2 Modul Mikrokontroler ATmega8 …………………
53
4.1.3 Modul PIR (Passive Infrared) PARADOX PA-465
58
4.1.4 Modul Zero Crossing Detector ……………………
62
4.1.5 Modul Dimmer Lampu ……………………………
64
4.1.6 Modul Catu Daya …………………………………
66
4.1.7 Modul TSOP dan Remote Control ………………..
66
4.2 Pengujian Alat secara Keseluruhan …….…………………...
73
v
BAB V PENUTUP ………………………………………………………
77
5.1 Kesimpulan ………………………………………………….
77
5.2 Saran Pengembangan ………………………………………..
78
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………
79
vi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar Gambar 2.1. Perkembangan inovasi lampu Philips Master LED dari
inovasi sebelumnya yang terbilang tradisional ………......
7
Gambar 2.2. Berbagai macam produk Philips Master LED …………...
8
Gambar 2.3. Komponen penyusun lampu Master LED ……………….
9
Gambar 2.4. Philips Master LEDbulb 8-40W E-27 2700K230V A60 dim ……………………………………………………….
10
Gambar 2.5. Konfigurasi kaki ATmega8 ……………………………...
12
Gambar 2.6. Modul PARADOX PA-465 ……………………………...
14
Gambar 2.7. Rangkaian Zero Crossing Detector …..………………….
15
Gambar 2.8. Rangkaian transistor sebagai saklar ……………………...
16
Gambar 2.9. Sinyal AC normal dan sinyal AC setelah di dimmer …..
17
Gambar 2.10. Sinyal leading-edge dimmer ……………………………
17
Gambar 2.11. Sinyal trailing-edge dimmer ……………………………
17
Gambar 2.12. IC MOC 3020 …………………………………………..
18
Gambar 2.13. Struktur triac dan simbol triac ………………………….
19
Gambar 2.14. Grafik karakteristik arus-tegangan triac ………………..
20
Gambar 2.15. Konfigurasi kaki LM2576T-Adj (tampak atas) ………...
21
Gambar 2.16. Blok diagram LM2576T-Adj …………………………..
21
Gambar 2.17. Rangkaian LM2576T-Adj ……………………………...
21
Gambar 2.18. Remote yang digunakan untuk mengontrol sistem …….
23
vii
Gambar 2.19. Contoh paket data protocol SIRC (http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/sirc.php) …….
24
Gambar 2.20. Logika ‘0’ dan logika ‘1’ pada protocol SIRC …………
24
Gambar 3.1. Blok diagram sistem ……………………………………..
27
Gambar 3.2. Rangkaian catu daya 5 VDC dan 10 VDC ………………
28
Gambar 3.3. Rangkaian zero crossing detector ……………………….
31
Gambar 3.4. Untai LM2576T-ADJ (5 Volt) …………………………..
31
Gambar 3.5. Rangkaian driver pengatur intensitas lampu …………….
33
Gambar 3.6. Sinyal output TRIAC …………………………………….
33
Gambar 3.7. Pengendalian fase (phase controller) ……………………
34
Gambar 3.8. Rangkaian TSOP 1238 …………………………………..
35
Gmabar 3.9. Paket data yang dikirimkan protocol SIRC (http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/sirc.php) …….
37
Gambar 3.10. Data ‘0’ dan data ‘1’ pada protocol SIRC ………..……
37
Gambar 3.11. Interupsi remote control dan lebar pulsanya …………...
38
Gambar 3.12. Pemasangan osilator pada ATmega8 …………………...
40
Gambar 3.13. Rangkaian Pe-reset ATmega8 ………………………….
41
Gambar 3.14. Diagram alir keseluruhan sistem ……………………….
43
Gambar 3.15. Diagram alir pengolahan data remote control ………….
45
Gambar 4.1. Pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter pada jarak 30 cm …………………………………………
48
Gambar 4.2. Pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter pada jarak 50 cm …………………………………………
viii
48
Gambar 4.3. Pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter pada jarak 100 cm ………………………………………..
49
Gambar 4.4. Pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter pada jarak 200 cm ………………………………………..
49
Gambar 4.5. Pengukuran duty cycle 30 % menggunakan oscilloscope
50
Gambar 4.6. Pengukuran duty cycle 40 % menggunakan oscilloscope
50
Gambar 4.7. Pengukuran duty cycle 60 % menggunakan oscilloscope
51
Gambar 4.8. Hasil pengujian interupsi eksternal 0 yang diperoleh dari komunikasi serial dengan penekanan tombol angka 1 sebanyak empat kali ……………………………………...
54
Gambar 4.9. Pengamatan hasil keluaran modul zero crossing detector pada PORT D3 dan keluaran PORT D4 …………………
56
Gambar 4.10. Pengukuran pada ruangan 3 meter x 3 meter dengan ketinggian alat 2,8 meter pada posisi 2 meter x 2 meter dari tembok ………………………………………………
60
Gambar 4.11. Pengujian luas daerah yang terdeteksi sensor PIR dalam daerah 4 meter x 4 meter ………………………………...
61
Gambar 4.12. Pulsa keluaran zero crossing detector dengan tegangan berbentuk sinyal AC hasil penyearahan dioda bridge …... Gambar 4.13. Data ‘0’ dan data ‘1’ pada protocol SIRC …………
63 68
Gambar 4.14. Hasil perhitungan Timer 1 untuk penekanan tombol 1 pada remote sebanyak empat kali ………………………..
68
Gambar 4.15. Hasil perhitungan Timer 1 untuk penekanan tombol 1 sampai 4 secara berurutan ………………………………..
ix
69
Gambar 4.16. Pendeteksian data ‘0’ dan data ‘1’ yang seharusnya …...
71
Gambar 4.17. Pendeteksian data ‘0’ dan data ‘1’ yang terjadi ………...
71
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel Tabel 1.1. Perbandingan topik yang sudah pernah dibuat dan yang
akan dirancang ……………………………………………..
3
Tabel 1.2. Perbandingan Philips Easy Scene dan topik yang akan dibuat ………………………………………………………
4
Tabel 4.1. Tabel pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter dan hasil penghitungan duty cycle dari hasil percobaan ………………………………………………….. 47 Tabel 4.2. Tabel pengukuran kecerahan lampu menggunakan light meter dan hasil penghitungan duty cycle dari hasil percobaan ………………………………………………….. 52 Tabel 4.3. Tabel pengukuran daya pada modul mikrokontroler ………
57
Tabel 4.4. Tabel pengukuran daya pada TRIAC BT136 dan Philips Master LEDbulb …………………………………………...
65
Tabel 4.5. Hasil pengolahan byte data dari timer 1 menjadi bit-bit data
72
Tabel 4.6. Tabel perhitungan daya pada modul TSOP, zero crossing detector, dan mikrokontroler ………………………………
73
Tabel 4.7. Tabel perhitungan daya pada sensor PIR …………………..
73
Tabel 4.8. Tabel perhitungan keseluruhan modul ……………………..
74
xi
