SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAN KAKI PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI MANDIRI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

TUGAS AKHIR

SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAN KAKI PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI MANDIRI

disusun oleh : ANDITA PRASTITI. NIM : 125114014

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016


FINAL PROJECT

PEDESTRIAN LIGHTING CONTROL SYSTEM WITH A PORTABLE SELF-CONTAINED ENERGY SOURCE

disusun oleh : ANDITA PRASTITI. NIM : 125114014

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016


HALAMAN PERSETUruA}I TUGAS AKHIR

SISTEM PENGATUR LAMPU PF^IALAI\T KAKI PORTABLE DENGAFT SITMBpR EI\IERGr MANIIIRI (pErlEsTRrAN LrGnrrNG CONTROL SYSTEM WrrH A

Pembimbing

ill


.

HALAMANPENGESAHAN TUGAS AKT{IR

SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAI\I KAKI PORTABLE DENGAI\T ST'MBER EI\TERGI MANDTRI SEDESTRTAN LrGrrTrNG CONTROL SYSTEM WTrfl A PORTABLE SELT.CONTAII\IED ENERGY SOI}RCE)

Disusun oleh:

TandaTangam

Kefira Setrretaris

Anggota

: Peilrus Setyo Prabowo,

S-T-M.T.

z

Yogyakarta, flguilt*r 2ot6 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

S.Si,, M. Math. Sc., Ph. D


PSRNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir

ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lair, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ihni@.

Yogyakarta,

1l Juli

2016


HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

Dengan keyakinan kamu dapat memiliki apa yang kamu inginkan!

Dengan ini kupersembahkan karyaku untuk ….. Tuhan Yesus Kristus sang juru selamatku, Ibu, Yangti, Yangde, Alm. Yangkung dan keluargaku tercinta, Mas FX. Dwicahyo Rianto Putro yang selalu setia menemaniku, Sahabat – sahabatku yang selalu menghiburku, Teman-teman seperjuanganku Teknik Elektro 2012, Dan semua orang yang hadir didalam kehidupanku

vi


LEMBAR PERNYATAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AI(ADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama Nomor

Demi

:

: Andita Prastiti

Mahasiswa

pengembangan

ilmu

:125114014

pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul

:

SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAN KAKI PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI MANDIRI beserta perangkat yang diperlukan ( bila ada ). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta

ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada

mencatumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 11 JuIi 2016

(Andita Prastiti.)

vil

saya selama tetap


INTISARI Setiap tahun jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat, dan kebutuhan akan kendaraan ikut meningkat. Peningkatan jumlah kendaraan mengakibatkan kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan Hal tersebut menimbulkan kesulitan bagi para pejalan kaki yang hendak menyebrang jalan. Dengan kemajuan teknologi di masa kini sudah banyak lampu lalu lintas yang menggunakan solar cell atau sumber energi mandiri. Maka dengan kedua ide tersebut dirancang sebuah sistem pengatur lampu pejalan kaki portable dengan sumber energi mandiri. Sistem pengatur dikendalikan oleh sensor pendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki) menggunakan sensor infrared. Tegangan supply untuk sistem pengatur didapatkan dari solar cell dan accu. Sensor pendeteksi orang akan mendeteksi kehadiran pejalan kaki yang akan menyebrang jalan, dan sistem akan mengatur waktu untuk pengoperasian dan pengaktifan lampu pejalan kaki dan APILL. Pendeteksi kehadiran orang sudah berjalan dengan baik, ketika ada dan tidak ada orang sensor infrared sudah dapat mendeteksi. Output dari sensor sudah dapat mengoperasikan lampu pejalan kaki dan lampu APILL dengan waktu yang telah ditentukan dalam program utama. Panel surya juga dapat terus menyuplai tegangan untuk sistem pengatur dan mengisi accu yang kosong. Dengan kapasitas total 10 WP solar cell mampu untuk mengisi accu saat pagi sampai sore hari, selama 6 jam minimal (mengisisi accu setengah kosong). Dengan percobaan sebanyak 7 kali sistem dapat bekerja sesuai dengan perancangan program sebanyak 5 kali percobaan. Sedangkan percobaan supply dengan panel surya dari 5 kali percobaan berhasil menyuplai sistem keseluruhan sebanyak 3 kali percobaan. Sistem sudah bekerja secara maksimal dengan tingkat keberhasilan sebesar 71 %. Kata kunci : solar cell, sensor infrared, portable.

viii


ABSTRACT Every year the population of Indonesia is increasing, and the need for vehicles to increase. The increase in the number of vehicles resulted in density that occurs on every street It creates difficulties for pedestrians who want to cross the street. With the advancement of technology today is already a lot of traffic lights that use solar cell or an independent energy sources. So with these two ideas designed a control system with pedestrian lights portable energy source independently. The system is controlled by sensors detecting the presence of the (pedestrian) use infrared sensors. The voltage supply for the control system obtained from the solar cell and batteries. Detection sensor will detect the presence of pedestrians to be crossing the street, and the system will set the time for the operation and activation of pedestrian lights and APILL. Detection of the presence of people are going well, when there is and no one was able to detect infrared sensor. The output of the sensor has been able to operate the pedestrian lights and lamps APILL with a predetermined time in the main program. The solar panels can also continue to supply voltage for the control system and charge the batteries are empty. With a total capacity of 10 WP solar cell able to charge the batteries when the morning until late in the evening, for 6 hours minimum (fill the accu). With the trial as much as 7 times the system can work in accordance with the design of the program as much as 5 times the experiment . While trial supply with solar panels of five trials successfully supply the whole system as much as three times the experiment . The system is already working optimally with a success rate of 71%

Keywords: solar cells, infrared sensors, portable.

ix


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana. Selama pembuatan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa begitu banyak pihak yang memberikan bantuan baik berupa idea tau gagasan, dukungan moral, maupun bantuan materi. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terimakasih kepada : 1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D, Rektor Universitas Sanata Dharma 2. Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math. Sc., Ph. D, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi 3. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. 4. Dr. Iswanjono, dosen pembimbing yang dengan penuh setia, kesabaran dan pengertian untuk membimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Djoko Untoro Suwarno, S.Si.,M.T. dan Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang telah memberi masukkan, kritik dan saran serta merevisi penulisan tugas akhir ini. 6. Seluruh dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang bermanfaat selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 7. Keluarga penulis terutama Ibu penulis, Yangti, Yangde, alm. Yangkung, Ayah, Bapak dan kedua adikku (Andika Prayoga dan Michael Daniswara Pratomo) yang telah banyak memberikan dukungan doa, kasih sayang dan motivasi selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 8. Mas Fransiscus Xaverius Dwicahyo Rianto Putro kekasihku yang selalu setia untuk menemani dan mendukung selama penulisan tugas akhir ini. 9. Keluarga besarku yang telah memberi dukungan selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 10. Sahabat – sahabatku : Cindy Jonatan, Stepani Elsa, Luluk Ariyanto, Sambu

Rezpatia, Dirga, Ivana Nydya Clarissa Sitohang, Fransisca Putri, Elizabeth Nada, Stacia Elvaretta, Namiera Yushendea, Bernadette Andika.G., Maria Materdei Ayu, Adhi Christian, Yunita Maria Ndoi, Malvin Choco, Maria x


Angelika Suhadi, Nanda Ayu Pujiningtyas, dan Santayana Pangaribuan yang selalu ada untuk membantuku, menyemangatiku dan menghiburku. 11. Teman

-

teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 yangtelah menemani pada

saat menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dhama' 12. Semua

pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak

memberikan banyak bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam pen)rusunan tugas akhir masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar tugas akhir

ini

menjadi lebih baik. Semoga tugas akhir

bermanfaat sebagaimana mestinya

Yogyakarta, 1l Juli 2016 Penulis,

@

Andita Prastiti.

xl

ini

dapat


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) .......................................................................i HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris)

......................................................................ii

HALAMAN PERSETUJUAN

.................................................................................iii

HALAMAN PENGESAHAN

.................................................................................iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

......................................................................v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP .............................................vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS INTISARI

............................................vii

...................................................................................................................viii

ABSTRACT .....................................................................................................................ix KATA PENGANTAR

..............................................................................................x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................xvi DAFTAR TABEL

........................................................................................................xx

BAB I PENDAHULUAN

..............................................................................................1

1.1.

Latar Belakang.........................................................................................................1

1.2.

Tujuan dan Manfaat.................................................................................................2

1.3.

Batasan Masalah.......................................................................................................3

1.4.

Metodologi Penelitian ............................................................................................4

BAB II DASAR TEORI 2.1.

2.2.

Solar Cell

...............................................................................................6

...........................................................................................................6

2.1.1. Solar Charge Controller

.....................................................................11

2.1.2. Baterai (Accumulator)

.....................................................................13

Mikrokontroler Arduino UNO

.....................................................................15

xii


2.3.

Traffic Light ..........................................................................................................17 2.3.1. LED (Light Emitting Diode) ......................................................................17

2.4.

EMS RF Transceiver ..............................................................................................20 2.4.1. Modulasi Digital

..................................................................................22

2.4.2. Modulasi FSK (Frequency Shift Keying)

..............................................23

2.4.3. Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) ..............................................24 2.4.4. SPI (Serial Peripheral Interface)

..........................................................25

2.5.

Sensor Infrared

..............................................................................................27

2.6.

Register Geser (Shift register)

2.7.

Darlington Transistor Arrays (uln2803)

2.8.

Buzzer ......................................................................................................................36

2.9.

Push Button

......................................................................30 ..........................................................33

..........................................................................................................37

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

......................................................................40

3.1.

Konsep Dasar ..........................................................................................................40

3.2.

Perancangan Software Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri.

.................................................................................41

3.2.1. Diagram alir subrutin baca status atau statement pada slave .....................42 3.2.2. Diagram alir subrutin setting sensor orang (sensor infrared) .....................42 3.2.3. Format Paket Data 3.3.

.................................................................................46

Peracangan Hardware Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki 3.3.1. Solar cell

.....................48

.............................................................................................48

3.3.2. Rangkaian sensor infrared

.....................................................................49

3.3.3. Embedded Module Serial RF Transceiver Shield xiii

.................................50


3.3.4. Mikrokontroler

...............................................................................51

3.3.5. Perancangan LED Traffic Light dan Lampu Pejalan Kaki Portable .......53 3.3.6. Rangkaian Push Button

...................................................................59

3.3.7. Rangkaian Buzzer Sebagai Indikator .......................................................60 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.

...................................................................61

ImplementasiLampu Pejalan Kaki Portable .......................................................61 4.1.1. Bentuk Fisik dan Konsep Kerja Lampu Pejalan Kaki Portable ...............61

4.2.

Pengujian Panels Surya (Solar cell) ...................................................................66 4.2.1. Pengujian Solar Cell Tanpa Beban (open-circuit)

...............................66

4.2.2. Pengujian Solar cell dengan Beban (optimum operating) 4.3.

Pengujian Alat

...................67

...........................................................................................69

4.3.1. Pengujian Sensor Infrared

...................................................................69

4.3.2. Pengujian Rangkaian Shift Register

.......................................................72

4.3.3. Pengujian Rangkaian Driver

...................................................................72

4.3.4. Pengujian Rangkaian LED

...................................................................72

4.4.

Pengujian Accumulator

4.5.

Pengujian Sistem Pengatur Solar Cell

4.6.

Pembahasan Perangkat Lunak 4.6.1. Inisialisasi

...............................................................................73 .......................................................73

...................................................................75

...........................................................................................75

4.6.2. Program Utama

...............................................................................76

4.6.3. Subrutin Pengiriman Paket data

.......................................................77

4.6.4. Subrutin Sensor Infrared (Sensor Pendeteksi Orang) ...............................78

xiv


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

...................................................................79

5.1.

Kesimpulan

.......................................................................................................79

5.2.

Saran ...................................................................................................................79

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................................80 LAMPIRAN ....................................................................................................................82

xv


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1.

Blok Diagram Seluruh Sistem Secara Umum ................................4

Gambar 2.1.(a).

Sistem Kerja Dalam Solar Cell .....................................................7

Gambar 2.1.(b).

Bentuk Fisik Solar Cell .................................................................7

Gambar 2.2.

Kurva Karakteristik V-I .................................................................9

Gambar 2.3.

Contoh Rangkaian Schematic Solar Charge Controller Serial.....12

Gambar 2.4.

Bentuk Fisik Solar Charge Controller Tipe PWM ......................12

Gambar 2.5.

Mikro Atmega328P-PU ................................................................16

Gambar 2.6.

Bentuk Fisik Dari Mikrokontroler Arduino UNO ........................17

Gambar 2.7.

Simbol LED dan Bentuk Fisik LED .............................................18

Gambar 2.8.

Konfigurasi Pin RFM12-433S ......................................................21

Gambar 2.9.

EMS RF Transceiver ....................................................................22

Gambar 2.10.

Jenis – Jenis Modulasi Digital ......................................................23

Gambar 2.11.

Teknik Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) ..........................24

Gambar 2.12.

Teknik demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) ......................24

Gambar 2.13.(a)

SPI Bus ..........................................................................................26

Gambar 2.13.(b)

Master-slave Interconnection ........................................................26

Gambar 2.14.

Bentuk Sinyal Infrared yang Ditransmisikan ................................28

Gambar 2.15.(a)

Modul DT-I/O Infrared Transmitter .............................................28

Gambar 2.15.(b)

Modul DT-I/O Infrared Receiver ..................................................28

Gambar 2.16.

Pergeseran data Pada Register Geser ............................................31

xvi


Gambar 2.17.

Contoh register Geser Kanan ..........................................................31

Gambar 2.18.

Contoh Register Geser Kiri .............................................................32

Gambar 2.19.

IC 74HC595 (IC Shift Register) .....................................................32

Gambar 2.20.

Rangkaian Transistor Darlington (Pasangan Transistor NPN) .......33

Gambar 2.21.

Konfigurasi Pin IC uln2803 (darlington transistor arrays) ............34

Gambar 2.22.

Rangkaian IC driver uln2803 ..........................................................34

Gambar 2.23.

Bentuk Fisik IC uln2803 .................................................................35

Gambar 2.24.

Simbol Buzzer .................................................................................36

Gambar 2.25.

Contoh Buzzer .................................................................................36

Gambar 2.26.

Rangakaian anti-bouncing push button ...........................................37

Gambar 2.27.(a)

Simbol push button Normally open dan Normally close ................38

Gambar 2.27.(b)

Bentuk Fisik push button ...............................................................38

Gambar 2.28.

Rangkaian switch/push button pull-up ...........................................39

Gambar 2.29.

Rangkaian switch.push button pull-down ......................................39

Gambar 3.1.

Perancangan Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable ................................................................................40

Gambar 3.2.

Diagram alir utama (master). ........................................................43

Gambar 3.3.

Diagram alir subrutin pada slave. .................................................44

Gambar 3.4.

Diagram alir subrutin setting sensor orang ...................................45

Gambar 3.5.

Rangkaian schematic mikrokontroler dengan sensor infrared RX dan TX. ..........................................................................................49

Gambar 3.6.

Rangkaian schematic mikrokontroler dengan modul EMS RF Transceiver. ...................................................................................50 xvii


Gambar 3.7.

Rangkaian schematic minimum system mikrokontroler ..................52

Gambar 3.8.

Rangkaian schematic IC 74HC595 dan IC uln2803 .......................54

Gambar 3.9.

Rangkaian LED dan resistor Lampu lalu Lintas ............................55

Gambar 3.10.

Rangkaian LED dan resistor Lampu Pejalan Kaki..........................55

Gambar 3.11.

Desain 3D lampu pejalan kaki portable .........................................56

Gambar 3.12.

Desain 3D box prototype (bawah) .................................................56

Gambar 3.13.

Desain 3D penyanggah box lampu (atas) ......................................57

Gambar 3.14.

Desain 3D box lampu (atas) ..........................................................57

Gambar 3.15.

Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kanan). ...........................................................................................58

Gambar 3.16.

Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kiri). .................................................................................58

Gambar 3.17.

Rangkaian anti-bouncing push button ...........................................59

Gambar 3.18.

Rangkaian buzzer ...........................................................................60

Gambar 4.1.

Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri Secara Keseluruhan. .......................................................................61

Gambar 4.2.(a)

Bagian Box Lampu Pejalan Kaki dan APILL (LED) ....................62

Gambar 4.2.(b)

Bagian Tiang Penyangga ................................................................62

Gambar 4.2.(c)

Bagian Penyangga Bawah (Tempat Box Sistem Pengatur) ............62

Gambar 4.3

Gambar Rangkaian LED Lampu (tampak atas dan tampak samping). ...........................................................................63

Gambar 4.4.

Rangkaian Selektor .........................................................................63

Gambar 4.5.

Rangkaian Driver dan SIPO (tampak atas dan tampak xviii


samping). .......................................................................................64 Gambar 4.6.

Rangkaian Minimum System .........................................................65

Gambar 4.7.

Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu (open-circuit). ..............................................................................66

Gambar 4.8.

Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu. .............68

xix


DAFTAR TABEL Tabel 2.1.

Spesifikasi solar cell kapasitas 10 Wp. ......................................................11

Tabel 2.2.

Tabel state of charge standard batteries ....................................................15

Tabel 2.3

Fungsi port – port dalam mikrokontroler Arduino UNO ...........................16

Tabel 2.4.

Tabel senyawa semikonduktor perbedaan warna pad LED .......................18

Tabel 2.5.

Perbedaan Tegangan LED untuk Setiap Warna ..........................................19

Tabel 2.6.

Tabel fungsi pin pada RFM12-433S ...........................................................21

Tabel 2.7.

Fungsi setiap pin atau port pada IC uln2803 ..............................................34

Tabel 2.8.

Spesifikasi IC uln2803 ................................................................................35

Tabel 3.1.

Format data master ......................................................................................46

Tabel 3.2.

Simbol karakter data ....................................................................................46

Tabel 3.3.

Format data slave .........................................................................................47

Tabel 3.4.

Simbol data .................................................................................................47

Tabel 3.5.

Tabel pembagian pin / port dalam mikrokontroler .....................................51

Tabel 4.1.

Tabel Pengujian Sensor Infrared atau Sensor Pendeteksi Pejalan kaki ......69

Tabel 4.2.

Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu APILL) ....................................74

Tabel 4.3.

Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu Pejalan Kaki) ...........................74

xx


BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Masalah Setiap tahun jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat, dan kebutuhan

akan kendaraan ikut meningkat. Peningkatan jumlah kendaraan mengakibatkan kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan. Kepadatan pada setiap ruas jalan memiliki tingkat kepadatan

yang

berbeda.

Masalah

kepadatan

tersebut

akan

mengakibatkan

ketidaknyamanan yang dirasakan oleh para masyarakat (terutama para pejalan kaki). Pejalan kaki mengalami kesulitan ketika menyebrang jalan saat terjadi kepadatan kemudian tidak ada satupun kendaraan yang memberikan kesempatan pejalan kaki untuk menyebrang jalan. Salah satu faktor penyebab terjadinya hal tersebut adalah karena tidak ada lampu pengatur lalu lintas kendaraan yang terletak di jalan lurus 2 arah dan mengatur laju kendaraan ketika akan ada pejalan kaki yang menyebrang jalan. Masalah di atas dapat diatasi dengan pengaturan sistem lampu lalu lintas (pada jalan lurus 2 arah) untuk kendaraan dan pejalan kaki. Lampu Lalu Lintas dibutuhkan untuk membantu mengatur kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan di Indonesia. Masyarakat (pejalan kaki terutama) yang ingin menyebrang juga dapat terbantu dengan adanya lampu lalu lintas, karena mereka dapat menyebrang jalan dengan nyaman dan aman. Dalam UU No. 22/2009 tentang Lampu Lalu Lintas dan Angkutan Jalan, Lampu Lalu Lintas disebut sebagai alat pemberi isyarat lalu lintas (APILL). APILL adalah lampu yang mengendalikan arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan, tempat penyebrangan pejalan kaki (zebra cross), dan tempat arus lalu lintas lainnya[1]. Zaman sekarang perkembangan teknologi semakin banyak, antara lain sistem mandiri (Solar Cell). Solar Cell

merupakan sistem pembangkit listrik mandiri yang

memanfaatkan tenaga surya sebagai sumber utama. Sel Surya (solar Cell) adalah alat untuk mengkonversi atau mengubah energi surya menjadi energi listrik. Sistem Panel Surya membutuhkan MPPT (Max Power Point Tracker) untuk memaksimalkan energi surya yang akan dipergunakan untuk pembangkit energi listrik[2]. Solar Cell banyak diaplikasikan pada penggunaan lampu – lampu untuk penerangan di beberapa ruas jalan tol. Perkembangan solar cell lainnya yaitu penggunaan pada beberapa lampu lalu lintas di

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

persimpangan jalan (lampu lalu lintas atau APILL). Sistem mandiri ini juga memiliki keterbatasan yaitu intensitas sinar matahari yang tidak tetap. Maka itu Solar Cell dapat dibantu oleh Accumulator (accu) supaya energi listrik yang dihasilkan pada pagi dan siang hari juga dapat tersimpan selain dipergunakan untuk kebutuhan penerangan. Penulis menemukan beberapa jurnal tentang penelitian lampu lalu lintas, dan sistem pengaturannya. Salah satu yang menarik penulis adalah jurnal tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Prototipe Pengatur Lampu Lalu Lintas Memanfaatkan Sensor Tekan[3]. Pada jurnal tugas akhir tersebut Prototipe Lampu Lalu Lintas dirancang dengan sensor tekan sebagai pengendali waktu (lama nyala lampu lalu lintas) secara otomatis sesuai dengan jumlah kepadatan yang terjadi. Dari referensi tersebut penulis memiliki ide untuk mengembangkan dengan judul “Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri“. Sistem pengaturan pejalan kaki ini menggunakan sumber energi mandiri atau Solar Cell dan dibantu dengan Solar Charger tipe PWM, serta sensor infrared sebagai pendeteksi kehadiran orang saat ingin menyebrang jalan (jalan lurus 2 arah). Lampu penyebrangan untuk pejalan kaki mendapatkan sumber listrik dari solar cell langsung (dibantu solar charger tipe PWM), dan dari accu. Lampu penyebrangan untuk pejalan kaki diatur dengan sensor infrared yang mendeteksi kehadiran orang, kemudian output dari sensor infrared tersebut akan masuk ke dalam mikro dan mengatur waktu nyala lampu penyebrangan untuk pejalan kaki.

1.2.

Tujuan dan Manfaat

Skripsi ini bertujuan untuk

:

1. Menghasilkan prototipe lampu lalu lintas dan lampu penyebrangan untuk pejalan kaki (portable) dengan sumber energi mandiri yaitu Solar Cell.

Manfaat yang diharapkan dari penulisan skripsi ini adalah : 1. Membantu manajemen lalu lintas khususnya untuk pejalan kaki dalam hal menyebrang jalan (2 arah). 2. Dapat menjadi acuan dalam penelitian dan perkembangan dalam sistem pengaturan lampu lalu lintas atau pejalan kaki dengan sumber energi mandiri dan input sensor lainnya.


1.3.

Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah, yaitu

:

1. Menggunakan Solar Cell dan Accumulator sebagai sumber energi dari lampu pejalan kaki tersebut. 2. Sensor yang digunakan adalah sensor infrared yang terdiri dari Tx (pemancar) dan Rx (penerima) sebagai pendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki). 3. Menggunakan Mikrokontroler buatan sendiri yang compatible dengan arduino. 4. Komunikasi antara lampu pejalan kaki satu dengan lainnya menggunakan EMS RF Transceiver dengan frekuensi 433 MHz (komunikasi menggunakan gelombang radio). 5. LED yang digunakan untuk lampu pejalan kaki (dan lampu lalu lintas) berwarna merah dan hijau dengan spesifikasi super bright dan berukuran 10 mili. 6. Driver untuk LED menggunakan IC (Integrated Circuit) dengan seri uln 2803. 7. Sebagai selektor dalam pengaturan nyala lampu pejalan kaki digunakan Integrated Circuit (IC) dengan seri 74HC595. 8. Terdapat push button pada prototip sebagai pengatur ketika terjadi error pada sensor infrared. 9. Sistem pengaturan lampu lalu lintas (untuk kendaraan) dan penyebrangan pejalan kaki pada jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan). 10. Pengaturan nyala lampu dari posisi warna merah ke hijau pada lampu pejalan kaki, berdasarkan sela waktu (delay time) yang telah ditentukan. 11. Pengaturan nyala lampu dari posisi warna hijau kembali ke warna merah pada lampu pejalan kaki, berdasarkan hasil hitungan jumlah orang (pejalan kaki) yang menyeberang.


1.4.

Metodologi Penelitian Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode – metode yang digunakan

dalam penyusunan tugas akhir ini adalah 1.

:

Studi literatur Untuk mendapatkan data dan landasan teori yang digunakan dalam tugas akhir dan pembuatan alat (prototip lampu pejalan kaki) dibutuhkan referensi dari buku, artikel – artikel, dan jurnal – jurnal serta informasi yang berkaitan dengan Solar Cell, IC (Integrated Circuit) 74HC595, IC uln 2803, Sensor Infrared, Accumulator, komunikasi menggunakan gelombang radio (EMS RF Transceiver), dan Mikrokontroler arduino uno.

2.

Eksperimen, yaitu dengan secara langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.

3.

Perancangan alur kerja sistem secara umum Merancang alur atau diagram kerja yang akan dipakai dalam tugas akhir. Alur kerja sistem akan menjelaskan proses dari awal Solar Cell memberikan daya atau tegangan sumber untuk lampu pejalan kaki (sekaligus lampu lalu lintas) dibantu solar charger dengan tipe PWM. Sensor infrared sebagai input, akan mendeteksi kehadiran orang, dan menjalankan program untuk driver lampu pejalan kaki dengan delay tertentu membuat lampu merah menjadi hijau, dan untuk lampu lalu lintas berubah dari lampu hijau menjadi merah.

Sensor Infrared

LAMPU PEJALAN KAKI DAN APILL (1)

LAMPU PEJALAN KAKI DAN APILL (2)

MASTER

SLAVE

Gambar 1.1. Blok diagram seluruh sistem secara umum.

Sensor Infrared


4.

Perancangan dan pembuatan software pengoperasian lampu pejalan kaki Merancang dan membuat program dengan mikrokontroler arduino (mikroboard buat secara manual yang compatible dengan arduino uno) untuk pengoperasian lampu pejalan kaki dengan sensor infrared sebagai input (mendeteksi kehadiran orang, pejalan kaki). Membuat program untuk pengaturan proses lampu pejalan kaki (penyebrangan jalan lurus 2 arah) dengan bantuan komunikasi menggunakan EMS RF Transceiver antara lampu pejalan kaki satu dengan lainnya.

5.

Perancangan dan pembuatan hardware Perancangan dan pembuatan ini bertujuan untuk menciptakan sebuah prototip lampu pejalan kaki yang bekerja secara otomatis dengan sensor dan bertenaga surya (memanfaatkan solar cell). Berdasarkan Gambar 1.1 rangkaian akan bekerja jika sensor infrared mendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki). Mikrokontoler akan mengolah data yang diperoleh dari output sensor dan mengoperasikan lampu pejalan kaki secara otomatis (membuat lampu berwarna hijau dari lampu berwarna merah) dengan program yang telah dibuat pada software arduino.

6.

Pengambilan data (pengujian alat dan program) Pengambilan data dan pengujian hardware prototip lampu pejalan kaki dilakukan dengan tahap : a. Pengambilan data (percobaan langsung) prototip dengan penggunaan solar cell sebagai sumber tegangan dan listrik untuk penghidupan lampu. b. Percobaan dengan sensor infrared dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki, pengenalan program sensor infrared. c. Pengujian dan pengambilan data secara langsung, dalam penggunaan sistem mandiri tenaga surya (supply lampu pejalan kaki) dan lampu pejalan kaki bekerja ketika terdapat input dari sensor infrared dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki.

7.

Analisis dan penyimpulan hasil tugas akhir Analisa dengan melakukan pendataan dari hasil pengoperasian lampu pejalan kaki dengan menggunakan sensor infrared sebagai input untuk lampu pejalan kaki tersebut. Analisa dan pembahasan dilakukan dengan mengamati secara langsung simulasi yang dilakukan dengan prototip lampu pejalan kaki dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan program yang telah dibuat.


BAB II DASAR TEORI 2.1.

Solar Cell Solar cell yang berarti sel surya merupakan komponen elektronik yang dapat

mengubah atau mengkonversikan energi cahaya gelombang pendek menjadi energi listrik.[4] Sel surya umumnya memiliki ketebalan minimum 0.3 mm. Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor dengan kutub positif dan kutub negatif. Solar cell dalam pembuatannya menggunakan bahan silikon kristal (yang umumnya banyak dan sering digunakan). Sel surya memanfaatkan sumber energi cahaya atau sinar matahari yang merupakan sumber paling hemat energi dan tidak pernah habis. Sinar matahari diubah oleh material dalam solar cell menjadi energi listrik yang kemudian dapat digunakan pada peralatan – peralatan elektronik. Satu sel surya dapat menghasilkan tegangan DC sebesar 0.5 – 0.6 V, maka itu sel surya dihubungkan secara seri untuk membentuk sebuah modul Solar cell. Sel surya yang dihubungkan menjadi satu modul mencapai 28 -36 sel untuk mendapatkan tegangan DC sebesar 12 V. Satu modul solar cell dalam aplikasinya juga masih menghasilkan energi atau tenaga listrik yang kecil atau rendah, rata – rata maksimum tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu modul tersebut sebesar 130 Watt. Maka itu dalam penggunaannya, modul – modul tersebut dapat disusun menjadi satu (digabungkan) sehingga membentuk sebuah array, yang dapat menghasilkan tenaga listrik yang lebih besar.[5] Prinsip dasar dari solar cell adalah efek fotovoltaik yang telah ditemukan oleh seorang ilmuwan yang berasal dari Perancis, Alexander Edmond Becquerel, pada tahun 1839. Efek fotovoltaik adalah pelepasan muatan positif dan negatif dalam materi padat melalui cahaya. Beliau menggunakan perbedaan potensial dari sebuah larutan kimia yang terkena sinar matahari dan satunya yang tidak terkena sinar matahari. Pada larutan tersebut kemudian dimasukkan elektroda platina. Dari percobaan ini beliau mendapatkan adanya aliran listrik.[4] Pada tahun 1905, Albert Einstein dapat menjelaskan tentang efek fotovoltaik secara teori. Melalui teori Quantum, beliau dapat menjelaskan bahwa cahaya memiliki sifat

6


sebagai gelombang dan juga photon. Dengan percobaannya, Einstein menjelaskan untuk efek fotovoltaik bahwa cahaya bersifat seperti kumpulan dari bagian – bagian kecil yang disebut photon. Energi photon ini bergantung pada panjang gelombang cahaya. Jika cahaya mengenai sebuah logam dan memiliki energi yang cukup, elektron yang berada di dalam logam yang terkena photon tersebut, akan terlepas dari ikatan energi di dalam atomnya. Dengan lepasnya ikatan energi ini, elektron – elektron tersebut dapat berpindah atau mengalir, disitulah terjadi energi listrik[4]. Gambar 2.1 menunjukan bagaimana solar cell mengubah sinar matahari menjadi energi listrik dan bentuk fisik dari solar cell.

(a)

(b)

Gambar 2.1. (a). Sistem kerja dalam Solar cell (b). Bentuk fisik Solar Cell. Menurut struktur kristalnya, solar cell dapat dibedakan menjadi monokristal, polikristal, dan amorph. Solar cell monokristal memiliki warna biru gelap atau hitam dan memiliki struktur yang teratur dengan efisiensi tertinggi (dibandingkan dengan sel surya yang lainnya) yaitu mencapai 20%. Kemudian yang kedua, solar cell polokristal merupakan sel surya yang terdiri atas banyak kristal silisium kecil yang disebut juga multikristal. Sel surya ini umumnya berwarna biru, namun tidak setua monokristal. Polikristal dibuat dari coran silusium yang berbentuk seperti bunga kristal es pada permukaannya. Solar cell polikristal tidak memiliki efisiensi sebesar monokristal, yaitu hanya mencapai 16%. Namun sel surya jenis polikristal memiliki kelebihan dalam bidang ekonomi, yaitu biaya penggunaannya yang tidak setinggi penggunaan monokristal. Kelebihan kedua dari sel surya polikristal yaitu efisiensi yang dimilikinya tidak cepat turun


ketika sumber energi cahaya yang didapatkan tidak maksimal (redup). Jenis solar cell yang ketiga, adalah solar cell jenis amorph. Sel surya jenis amorph memiliki warna coklat tua hingga keunguan, dan terdiri atas silisium tipis yang ditempatkan (dengan metode uap) pada bahan dasar, misalkan kaca. Solar cell jenis amorph merupakan sel surya yang paling ekonomis dan memiliki efisiensi 6 – 8%, umumnya ditemukan pada aplikasi kalkulator dan jam tangan[4]. Efisiensi pada panel surya atau solar cell dapat dihitung menggunakan persamaan 2.1 di bawah ini, yaitu :

100 %

ղ=

Dimana

:

(2.1)

ղ

=

Efisiensi solar cell

(%)

Voc

=

Open circuit voltage

(Volt)

Isc

=

Short circuit current

(Ampere)

FF

=

Fill factor

(sekitar 0.7 – 0.85)

G

=

Intensitas matahari

(Watt/m2)

A

=

Luas penampang solar cell

(m2)

Nilai efisiensi pada panel surya dapat diketahui dengan pengukuran kurva V-I yang kemudian didapatkan parameter – parameter lain seperti Isc (arus hubung singkat), Voc ( tegangan tanpa beban), Fill Factor (FF), efisiensi (Ղ) dan Pm (Power maximum-output dari PV array). Karakteristik output panel surya (solar cell) dapat dilihat pada kurva perfomansi, kurva V-I menunjukan hubungan antara arus dan tegangan[5]. Kurva karakteristik output solar cell ditunjukan pada Gambar 2.2.


Gambar 2.2. Kurva karakteristik V-I Pada kurva V-I tersebut didapatkan atau dibuat berdasarkan pada saat Test Condition, dimana pengujian solar cell disaat intensitas matahari mencapai puncaknya yaitu 1000 Watt/m2 (kondisi yang dinamakan one peak sun hour) dan suhu solar cell sebesar 25oC [5]. Persamaan fill factor pada panel surya atau solar cell didapatkan dari parameter Voc atau tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage) yang diukur secara langsung pada panel surya (solar cell) pada karakteristik V-I pada solar cell tersebut. Nilai fill factor pada sistem solar cell berhubungan dengan efisiensi pada panel surya (solar cell), semakin besar nilai fill factor maka panel surya semakin baik dan memiliki efisiensi yang semakin besar atau tinggi. Perhitungan nilai fill factor dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 di bawah ini[5] :

FF =

Keterangan

:

(

.

)

Voc

= Open circuit voltage (Volt)

0,72

= konstanta untuk mendapatkan hasil yang akurat

(2.2)

Pada kurva V-I terdapat 3 hal yang penting yaitu Maximum power point (Vmp dan Imp), Open circuit voltage (Voc), dan short circuit current (Isc). Maximum Power Point yang terdiri atas Vmp dan Imp merupakan titik operasi maksimal ketika solar cell dalam kondisi operasional. Dimana solar cell diberikan beban saat temperatur 25oC (atau 77oF) dengan intensitas matahari sebesar 1000 Watt/m2. Maksimal daya yang dihasilkan dapat diketahui dengan perkalian antara Vmp dengan Imp.


Open Circuit Voltage (Voc) merupakan kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak ada arus atau current sama dengan nol. Otomatis daya pada saat open circuit (Voc) sama dengan nol watt. Dan yang terakhir, Short circuit current (Isc) adalah maksimum output arus yang keluar dari solar cell saat kondisi tidak ada resistansi atau short circuit[5]. Pengoperasian solar cell secara maksimum dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor di bawah ini

:

a) Ambient air temperature Solar cell dapat bekerja secara maksimal dengan temperatur atau suhu yang normal yaitu 25oC. Suhu pada panel yang melebihi dari kondisi normal saat operation ini akan mengakibatkan energi listrik yang dihasilkan tidak maksimal, terutama berpengaruh terhadap open circuit voltage (Voc). Setiap kenaikan 1oC pada panel surya, akan mengakibatkan tegangan yang dihasilkan menurun 0.4% dari total energi yang dihasilkan. b) Radiasi sinar matahari (Insolation) Radiasi atau intensitas sinar matahari juga berpengaruh besar terhadap kinerja solar cell. Intensitas sinar matahari banyak berpengaruh terhadap arus yang dihasilkan oleh solar cell. c) Kecepatan angin bertiup Kecepatan tiup angin di seikitar solar cell akan membantu untuk menjaga permukaan modul panel surya (solar cell) untuk tetap pada suhu normal (tidak melebihi atau kurang dari suhu normal). Karena ketika suhu pada modul panel surya tidak stabil, akan mempengaruhi kinerja solar cell dalam menghasilkan arus dan tegangan (serta energi listrik) yang akan digunakan untuk supply. d) Keadaan atmosfir bumi Keadaan dari atmosfir bumi (berawan, mendung), dapat memperngaruhi kinerja solar cell dalam menghasilkan arus listrik secara maksimal. e) Orientasi panel atau array solar cell Posisi modul panel surya atau solar cell (sudut atau tilt angle) juga mempengaruhi kinerja modul dalam mengolah sinar matahari menjadi energi listrik. Energi listrik (arus listrik dan tegangan) yang maksimal dihasilkan dengan posisi panel surya yang tegak lurus dengan cahaya atau sinar matahari. Posisi modul yang tegak lurus


terhadap sinar matahari akan membantu kinerja modul dalam memproduksi energi listrik yang dibutuhkan sebagai supply untuk beban. Di bawah ini terdapat Tabel 2.1 yang menunjukkan spesifikasi dari solar cell yang digunakan dalam perancangan prototip. Tabel 2.1. Spesifikasi solar cell kapasitas 10 Wp. Maximum Power

10 watt

Optimum operating voltage

17.2 V

Optimum operating current

0.58 A

Open-circuit voltage

21.6 V

Short-circuit current

0.68 A

Temperature

25 ᴼC

2.1.1. Solar Charge Controller Dalam panel surya atau solar cell biasanya dilengkapi dengan perangkat solar charge controller, perangkat ini merupakan perangkat yang paling penting dalam sistem solar cell. Perangkat ini digunakan untuk mengatur atau mengontrol dalam pengisian baterai oleh panel surya, supaya tidak terjadi overcharging. Solar charge controller sendiri merupakan perangkat elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan dikeluarkan dari baterai ke peralatan elektronik.[6] Fungsi sebuah perangkat solar charge controller secara detail, adlah sebagai berikut[7] : 

untuk mempertahankan keadaan baterai dengan mencegah terjadinya distribusi arus dan tegangan yang berlebihan pada baterai (overcharging) dan kelebihan voltase dari panel surya.



untuk mengatur arus yang dibebaskan atau diambil dari baterai agar tidak full dishcarge dan overloading.



Untuk monitoring temperatur atau suhu baterai. Rangkaian solar charge controller terdiri dari 2 jenis, yaitu rangkaian seri dan

rangkaian paralel. Pada rangkaian seri letak komponen pemutus dihubungkan secara seri antara modul sel surya dengan baterai. Sedangkan pada rangkaian paralel, posisi komponen pemutus dihubungan secara paralel antara modul sel surya dengan baterai[6].


Gambar 2.3 merupakan contoh rangkaian schematic solar charge controller yang terhubung secara serial.

Gambar 2.3. Contoh rangkaian schematic Solar charge controller serial. Solar Charge Controller ada yang bertipe PWM (Pulse Width Modulation) dan MPPT (Max Power Point Tracker). Solar Charge Controller tipe PWM atau Pulse Width Modulation menggunakan teknik modulasi yang merubah data atau informasi menjadi sebuah sinyal pulsa, dan PWM ini merupakan salah satu prinsip algoritma yang difungsikan dalam sistem solar charge controller. Dengan perbedaan lebar antara sinyal pulsa yang bernilai 0 dan 1 seperti menciptakan sinyal sinusoidal yang bersifat kontinyu untuk pengisian baterai maupun pengisian langsung menuju beban. Sedangkan Solar Charge Controller dengan tipe MPPT atau Maximum Power Point Tracking/Tracker efisien dalam konversi DC to DC (Direct Current), pada sistem ini MPPT dapat mengambil daya maksimal dari panel surya untuk memberikan energi pada beban, dan apabila terdapat kelebihan daya maka daya tersebut akan disimpan pada baterai[7]. Pada Gambar 2.4 ditunjukan bentuk fisik solar charge controller dengan tipe PWM (Pulse Width Modulation).

Gambar 2.4. Bentuk fisik solar charge controller tipe PWM


Solar charge controller memiliki 3 output dengan masing – masing 1 output terdiri dari 2 buah terminal. Satu output (2 buah terminal) pertama digunakan untuk output dari panel surya. Satu output (2 buah terminal) yang kedua digunakan untuk output baterai atau accumulator. Dan 1 output lainnya digunakan untuk output langsung menuju beban. Arus DC yang berasal dari baterai atau accumulator tidak akan kembali ke panel surya (berbalik arah) karena terdapat sebuah diode protection yang mengarahkan arus DC hanya berjalan dari panel surya menuju baterai atau accu. Ada 2 macam cara kerja atau mode operational pada solar charge controller yaitu mode charging, dan mode operation atau operasi. Mode charging bekerja untuk mengisi baterai atau accu, pengaturan arus dan tegangan diatur supaya tidak overcharging atau overvoltage. Sedangkan mode operation solar charge controller bekerja dan beroperasi sebagai pengatur pemberian energi listrik pada beban dari baterai atau accu, supaya tidak terjadi full disharge (baterai dalam keadaan habis daya listrik).

2.1.2. Baterai (Accumulator) Accumulator atau aki merupakan baterai yang biasanya digunakan dalam sistem panel surya (solar cell). Accu berfungsi untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh solar cell saat pagi sampai sore hari. Accu atau aki (baterai) dapat merubah energi kimia menjadi energi listrik. Penggunaan accu akan dilakukan pada malam hari, dimana sinar matahari untuk sumber energi solar cell mulai berkurang. Accumulator dapat diisi ulang saat pagi sampai siang hari, dimana solar cell bekerja dengan maksimal (dengan sumber energi sinar matahari mencukupi). Maka itu penggunaan baterai accu ini efisien dalam sistem solar cell atau modul surya. Baterai merupakan komponen atau perangkat yang berguna untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh sumber (solar cell), sebelum arus listrik disalurkan menuju alat – alat elektronik atau beban seperti : LED, Traffic Light. Pada baterai terdapat 2 jenis elemen (yang merupakan sumber arus DC) yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Accumulator termasuk ke dalam elemen sekunder, dan dalam penggunaannya elemen sekunder harus terlebih dahulu diisi (dialirkan arus) atau diberi muatan secara kontinyu sebelum digunakan pada beban. Dalam accumulator berlangsung proses elektrokimia reversibel (bolak – balik) dengan efisisensi yang tinggi. Dimana saat digunakan sebagai supply pada beban, pada accu terjadi proses perubahan energi kimia menjadi energi listrik (discharging) dan pada saat diisi atau diberi muatan


terjadi proses perubahan dari energi listrik menjadi energi kimia (charging)[8]. Kapasitas pada baterai (accumulator) disimbolkan dengan satuan AH (Ampere Hour), dengan arti setiap ampere berlaku untuk 1 jam pengisian untuk beban (supply). Sebagai contoh, 4 AH berarti bahwa baterai atau accu dapat menyuplai beban sebesar 4 ampere selama 1 jam, atau sebesar 1 ampere selama 4 jam[8]. Untuk mengetahui lama pengisian (waktu) pada baterai (accu) dapat dihitung menggunakan persamaan 2.3 di bawah ini[8] : Ta =

Keterangan

:

atau

Ta =

(2.3)

Ta

= Lama waktu pengisian accu

(Jam)

Ah

= Besarnya kapasitas accu

(Ampere Hours)

h

= Besarnya arus pengisian ke accu

(Ampere)

daya Ah =Besarnya daya yang didapatkan dari perkalian Ah dengan tegangan accu (Watt Hours) daya h

= Besarnya daya yang didapatkan dari perkalian h dengan tegangan accu (watt)

Setiap baterai (accumulator) memiliki spesifikasi atau standard dalam pengisian muatan sampai penuh. Perbedaan kapasitas tegangan yang dimiliki baterai (accu) mempengaruhi standard tegangan untuk pengisian arus listrik atau pengisian ulang muatan. Pada tabel 2.2 di bawah ini menjelaskan standard untuk setiap kapasitas baterai atau accumulator[8].


Tabel 2.2. Tabel state of charge standard batteries Percent Of Charge (%)

Kapasitas 6V (Volt)

Kapasitas 8 V (Volt)



Kapas -sitas 36 V (Volt)





100

6.37

8.49

12.73

25.48

38.22

44.59

50.96

76.44

127.4

90

6.31

8.41

12.62

25.24

37.86

44.17

50.48

75.72

126.2

80

6.25

8.33

12.5

25

37.5

43.75

50

75

125

70

6.19

8.25

12.37

24.76

37.14

43.33

49.52

74.28

123.8

60

6.12

8.15

12.24

24.48

36.72

42.84

48.96

73.44

122.4

50

6.05

8.07

12.1

24.2

36.3

42.35

48.5

72.6

121

40

5.98

7.97

11.86

23.92

35.88

41.86

47.84

71.76

119.6

30

5.91

7.88

11.71

23.64

35.46

41.37

47.28

70.92

118.2

20

5.83

7.77

11.66

23.32

34.98

40.81

46.64

69.96

116.6

10

5.75

7.67

11.51

23

34.5

40.25

46

69

115

2.2.

Mikrokontroler Arduino UNO Mikrokontroler arduino uno merupakan sebuah board mikrokontroler dengan nama

produk arduino uno. Di dalam board mikrokontroler arduino uno mengandung mikrokontroler Atmega328. Mikrokontroler Atmega328 merupakan sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer. Piranti ini dapat digunakan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang paling sederhana hingga yang kompleks. Mikrokontroler arduino uno terdapat mikroprosesor yang berupa Atmel AVR, regulator tegangan 5 V, dan oscillator 16 MHz yang dapat melaksanakan operasi berdasarkan waktu secara tepat[8]. Arduino UNO dilengkapi dengan static random-access memory (SRAM) berukuran 2KB sebagai pemegang data, flash memory berukuran 32KB (0.5 KB untuk bootloader), dan erasable programmable read-only memory (EEPROM) sebagai penyimpan data[9]. Mikrokontroler Arduino UNO mendapatkan supply tegangan dari laptop atau PC dengan menggunakan kabel USB yang dihubungkan ke mikrokontroler tersebut. Tegangan yang dianjurkan untuk menyuplai mikorokontroler arduino adalah sebesar 7 – 12 Volt


(namun dengan tegangan supply sebesar 5 V mikrokontroler sudah dapat bekerja dengan baik). Kabel USB selain digunakan sebagai suply tegangan dari PC/Laptop menuju mikrokontroler juga digunakan untuk mengunduh program atau sketch pada software Arduino IDE menuju mikrokontroler. Apabila supply tegangan tidak dilakukan melalui kabel USB, Arduino UNO harus tetap mendapatkan supply tegangan dari sumber tegangan eksternal sebesar 9V. Mikrokontroler Arduino UNO memiliki 14 buah pin input/output digital, 6 buah pin analog input, 3 buah pin untuk ground (GND), 2 buah pin supply tegangan (yaitu 5V dan 3.3V), 1 buah pin tegangan input (Vin), 1, buah pin IOREF, 1 buah pin AREF, dan 1 buah pin Reset. Tabel 2.3. menunjukan fungsi pada port – port atau pin – pin dalam mikrokontroler Arduino UNO. Gambar 2.5 menunjukan bentuk fisik atmega 328, dan Gambar 2.6 menunjukan bentuk fisik dari board mikrokontroler arduino UNO.

Gambar 2.5. Mikro atmega328P-PU [9] Tabel 2.3 Fungsi port – port dalam mikrokontroler Arduino UNO PIN / PORT 0 – 13

Fungsi Input / Output digital (setiap pin I/O memiliki arus DC sebesar 40 mA)

Vin

Tegangan input eksternal

5V dan 3.3V

Supply tegangan yang dapat digunakan

GND

Ground yang dapat digunakan

0 dan 1

RX dan TX pin

3, 5, 6, 9, 10, 11

PWM pin

A0 – A5

Analog input

IOREF AREF

Pin tegangan referensi untuk dapat beroperasi pada mikrokontroler Analog reference pin


Gambar 2.6. Bentuk fisik dari Mikrokontroler Arduino UNO

2.3.

Traffic Light Traffic light merupakan alat pengatur isyarat lalu lintas yang terdiri dari beberapa

kumpulan LED. Lampu lalu lintas atau traffic light berfungsi sebagai pengatur lalu lintas yang berada di jalan-jalan persimpangan, pertigaan, maupun jalan – jalan utama lainnya. Lampu lalu lintas membantu para pengendara mobil dan motor untuk berjalan secara bergantian dan teratur, serta tertib.

2.3.1. LED (Light Emitting Diode) Light Emitting Diode adalah suatu diode yang dapat memancarkan sinar, arus mengalir pada rangkaian dalam arah maju dan sinar dipancarkan dari junction semi konduktor (pertemuan). Dengan kata lain LED adalah suatu elemen yang dapat mengubah sinyal listrik ke dalam sinar atau cahaya.[10] LED mampu menghasilkan cahaya dan panjang gelombang yang berbeda, menurut bahan semikonduktor yang digunakan. Menurut bahan semikonduktornya dan perbedaan panjang gelombang, LED dapat menghasilkan perbedaan warna – warna tersendiri.[11] Tabel 2.4. menunjukan perbedaan warna – warna pada LED sesuai dengan bahan semikonduktor dan panjang gelombang yang dihasilkan. Light Emitting Diode memiliki 2 kutub yang berbeda yaitu kutub negatif (cathode) dan kutub positif (anode). Gambar 2.7 menunjukkan simbol dari sebuah LED dan bentuk fisik LED. Apabila arus listrik mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif, maka LED tersebut akan hidup atau menyala.[11] LED hanya dapat menyala atau hidup jika diberikan arus maju (bias forwarding). Untuk membedakan polaritas pada LED, dapat


dilihat perbedaan panjang kaki kutub negatif (cathode) yang lebih pendek daripada kutub positif (anode). LED memiliki kapasitas arus sebesar 10 mA hingga 20 mA, dan dengan tegangan 1.6 V hingga 3.5 V[12].

Gambar 2.7. Simbol LED dan bentuk fisik LED Tabel 2.4. Tabel senyawa semikonduktor perbedaan warna pad LED[11]

BAHAN

WAVELENGTH (PANJANG

SEMIKONDUKTOR

GELOMBANG)

Gallium Arsenide (GaAs)

WARNA

850-940 nm

Infra merah

630-660 nm

Merah

605-620 nm

Jingga

585-595 nm

Kuning

550-570 nm

Hijau

430-505 nm

Biru

450 nm

Putih

Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)

Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)

Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsPN) Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP)

Silicon Carbide (SiC)

Gallium Indium Nitride (GaInN)


Light Emitting Diode akan menyala jika terjadi arus listrik yang melewati anode menuju cathode. Selain itu, sebuah LED akan membutuhkan sebuah resistor yang dihubungkan secara seri dengan LED, untuk membatasi arus yang akan mengalir atau melewati LED. Arus yang terlalu berlebihan akan dapat merusak LED, sehingga LED tidak dapat menyala secara maksimal dan berumur panjang. Nilai resistor yang dibutuhkan untuk membatasi arus yang melewati LED dapat dihitung menggunakan persamaan 2.4 di bawah ini, yaitu :

= Dimana :

.

(2.4)

R

= Nilai resistor

(Ω)

V

= Tegangan supply

(V)

I

= Arus

(A)

V.led = Nilai tegangan dalam LED

(V)

Setiap warna LED memiliki tegangan maju (forward bias) yang berbeda. Maka itu tabel 2.5 dibawah ini menunjukan perbedaan tegangan saat arus maksimal yaitu 20 mA, pada setiap warna LED di atas. Tabel 2.5. Perbedaan Tegangan LED untuk Setiap Warna Warna LED

Tegangan LED (saat arus maks : 20mA)

Infra merah

1.2 V

Merah

1.8 V

Jingga

2V

Kuning

2.2 V

Hijau

3.5 V

Biru

3.6 V

Putih

4V


2.4.

EMS RF Transceiver Shield EMS RF Transceiver Shield merupakan modul shield Arduino compatible yang

dapat digunakan untuk transmisi data secara wireless. Modul ini dirancang berbasiskan modul RFM12S 433 MHz, yaitu modul komunikasi wireless dengan frekuensi sebesar 433 MHz dan dengan jarak jangkauan 150 meter. RFM12S 433 MHz menggunakan antarmuka SPI sebagai pengkasesannya oleh berbagai modul kontroler[13]. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium yang dilewatinya untuk mengirimkan data dari Transmitter (TX) menuju Receiver (RX). Data yang akan dikirimkan menuju receiver (RX) dimodulasi kemudian dikirimkan bersama atau ditumpangkan kepada sinyal carrier (sinyal pembawa). Setelah sampai pada tujuan yaitu receiver (RX)data tersebut didemodulasi menjadi data digital kembali, sehingga informasi yang dikirimkan dapat diterima oleh receiver (RX) tersebut. RFM12S yang memiliki pita frekuensi sebesar 433 MHz dapat bekerja atau beroperasi dalam frekuensi 430,24 MHz sampai dengan frekuensi 439,7575 MHz[13]. Modul Transceiver ini dapat dijadikan sebagai transmitter maupun receiver. Karena kelebihannya dalam komunikasi dan dapat menjadi transmitter maupun receiver, maka aplikasi EMS RF Transceiver Shield banyak digunakan dalam sistem komunikasi jarak jauh (wireless) , sistem telemetri, dan sistem kontrol jarak jauh. Pada Gambar 2.8 ditunjukan konfigurasi pin dari komponen RFM12-433S dan penjelasan fungsi untuk setiap pin dalam tabel 2.6. Dalam RFM12S 433 MHz terdapat fitur – fitur sebagai berikut

:



Antarmuka SPI sebagai kontrol komunikasi serial.



Bekerja dengan supply tegangan 2.2 V sampai dengan 3.8 V.



Konsumsi daya yang rendah.



AFC (Automatic Frequency Control) dan DQD (Data Quality Detection).



Internal data filtering dan clock recovery.



Direct differential antenna input/output.



Bandwidth dapat diatur.



Deviasi frekuensi TX dapat diatur (15 sampai 240 kHz).




Dapat digunakan pola sinkronisasi pada RX (receiver).



RX (receiver) dapat diprogram dengan baseband bandwidth (67 sampai 400 kHz).



Datarate dapat mencapai 115.2 Kbps dalam mode digital.



Menggunakan teknologi PLL

Gambar 2.8. Konfigurasi pin RFM12-433S [13]

Tabel 2.6. Tabel fungsi pin pada RFM12-433S Definisi

Tipe

Fungsi

nINT/VDI

DI/DO

Interrupt input (aktif rendah)/Valid data indicator

VDD

S

Positive power supply

DI

Input data SPI

SCK

DI

Input clock SPI

nSEL

DI

Chip select (aktif rendah)

SDO

DO

Serial data output with bus hold

nIRQ

DO

Interrupt request output (aktif rendah)

FSK/DATA/nFFS

DI/DO/DI

Transmit FSK data input / Receive data output (FIFO not used) / FIFO select

DCLK/CFIL/FFIT DO/AIO/DO

Clock output (no FIFO) / external filter capacitor (analog mode) / FIFO interrupts (active high) when FIFO level set to 1, FIFO empty interruptioncan be achieved

CLK

DO

Clock output for external microcontroller

nRES

DIO

Reset output (aktif rendah)

GND

S

Power ground


Modul ini digunakan untuk komunikasi antara Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 2 yang berada pada seberang jalan lurus 2 arah tersebut. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium komunikasinya. Gambar 2.9 menunjukan bentuk fisik EMS RF Transceiver Shield yang merupakan modul komunikasi pada prototip.

Gambar 2.9. EMS RF Transceiver Modul komunikasi ini dapat menjangkau jarak sampai 150 meter dengan kapasitas pengiriman data 433 MHz. Komunikasi antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan yang lainnya dibutuhkan, karena prototip tersebut diletakkan pada kedua sisi jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan). Pengaturan modul komunikasi tersebut dapat dilakukan pada salah satu Lampu Pejalan Kaki Portable (sebagai master) dan Lampu Pejalan Kaki Portable lainnya menjadi slave, sehingga sistem pengatur antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dan 2 dapat saling berkoordinasi satu sama lain. Interface yang digunakan merupakan jenis SPI dimana terdapat 4 buah pin yang dapat mengatur komunikasi antara 2 lampu pejalan kaki portable tersebut yaitu MISO, MOSI, SCLK/SCK, dan SS.

2.4.1. Modulasi Digital Modulasi adalah teknik yang digunakan dalam suatu komunikasi dengan menumpangkan sinyal informasi (data) kepada gelombang pembawa (sinyal carrier)[14]. Sinyal informasi atau data dengan frekuensi rendah, ditumpangkan kepada gelombang pembawa yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi. Modulasi digital adalah teknik pengkodean sinyal dari sinyal analog ke dalam sinyal digital (bit – bit pengkodean)[14]. Pada teknik modulasi ini sinyal informasi digital digunakan untuk merubah frekuensi dari


sinyal pembawa (carrier). Dalam komunikasi digital sinyal informasi yang akan dikirimkan dinyatakan dalam bentuk digital yaitu bilangan biner “0” dan “1”, sedangkan sinyal pembawa (carrier) berbentuk sinusoidal yang sudah termodulasi. Gambar 2.10 menunjukkan jenis – jenis modulasi digital.

Gambar 2.10. Jenis – jenis modulasi digital.

2.4.2. Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) termasuk ke dalam jenis modulasi digital. Modulasi FSK sejenis dengan modulasi FM (Frequency Modulation), dimana sinyal pemodulasinya (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya, yang biasa disebut frekuensi mark (merepresentasikan nilai 1) dan space (merepresentasikan nilai “0”).[14] Modulasi digital dengan FSK juga menggeser frekuensi sinyal pembawa (carrier) menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band-nya menyesuaikan dari digit yang dilewatkannya. Pada modulasi FSK ini yang berubah hanya frekuensi dari sinyal carrier saja, dengan amplitudo yang tetap (tidak berubah). Teknik modulasi FSK banyak digunakan dalam komunikasi jarak jauh (telepaty). Gambar 2.11 menunjukan teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying) dan Gambar 2.12 menunjukan teknik demodulasi FSK.


Gambar 2.11. Teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying). [14]

2.4.3. Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) Dalam metode komunikasi terdapat 2 teknik yaitu modulasi dan demodulasi. Konsep umum demodulasi adalah pengembalian bentuk sinyal digital yang telah dikirimkan menjadi sinyal data yang sesungguhnya. Teknik demodulasi merupakan teknik pemisahan antara sinyal carrier dengan sinyal data, yang sebelumnya telah dimodulasi oleh pengirim (transmitter). Demodulator merupakan alat yang dapat melakukan teknik demodulasi ini, demodulator terdapat dalam modul penerima (Receiver). Proses demodulasi ini dibutuhkan untuk memisahkan sinyal carrier dengan sinyal data, supaya penerima dapat menerima data yang sesuai dengan apa yang telah dikirimkan oleh pemancar. Data yang telah diterima oleh penerima dalam bentuk sinyal analog akan dikonversikan atau diubah menjadi sinyal digital dimana hanya terdapat logika 0 dan 1 (frekuensi mark dan space), dinamakan teknik demodulasi FSK (Frequency Shift Keying).

Gambar 2.12. Teknik Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) oleh demodulator. [14]


2.4.4. SPI (Serial Pheripheral Interface) Serial Pheripheral Interface (SPI) merupakan sebuah metode pengiriman data dari perangkat satu menuju perangkat lainnya.[15] Komunikasi menggunakan SPI terjadi antara master dan slave dalam sebuah sistem mikrokontroler. SPI merupakan komunikasi dengan kecepatan yang tinggi, dalam jarak dekat. Modul komunikasi EMS RF Transceiver menggunakan SPI dalam pengkasesannya. Hal tersebut berarti bahwa komunikasi yang terjadi antara sistem pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable satu dengan yang lainnya menggunakan komunikasi ini. Serial Pheripheral Interface memang satu – satu nya akses dalam penggunaan modul komunikasi RFM12-433S. Metode pengiriman data ini menggunakan dasar full duplex dan menjadi standar sinkronisasi serial data link yang telah dikembangkan oleh Motorolla. Pada metode komunikasi SPI (Serial Pheripheral Interface) digunakan 4 macam pin yang mengatur SPI tersebut, yaitu[15] : 1. SCLK / SCK (Serial Clock) Serial Clock merupakan bagian utama dalam komunikasi SPI, karena dalam SCLK / SCK terdapat data biner yang dikirimkan oleh master menuju slave yang berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock merupakan salah satu komponen prosedur dalam komunikasi data SPI. 2. MOSI (Master Output Slave Input) Master Output Slave Input merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data serial yang dikirimkan dari master (keluar dari master) dan menuju slave (masuk ke bagian slave) dalam sebuah sistem mikrokontroler tersebut. Nama lain untuk pin ini adalah SIMO (Slave Input Master Output), SDI (Slave Data Input), DI (Data Input), dan SI (Slave Input). 3. MISO (Master Input Slave Output) Master Input Slave Output merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data serial yang dikirim oleh slave menuju master (diterima oleh master) dalam sebuah sistem mikrokontroler. Nama lain untuk pin ini adalah SOMI (Slave Output Master Input), SDO (Slave Data Output), DO (Data Output), dan SO (Slave Output).


4. SS (Slave Select) Slave select merupakan pin yang mengatur enable slave, karena komunikasi SPI merupakan komunikasi full duplex (komunikasi 2 arah) maka dibutuhkan slave yang juga aktif saat pengiriman data berlangsung. Slave akan aktif jika diberikan logika low (active low). Nama lain untuk pin ini adalah CS (Chip Sleect), nCS, nSS, dan STE (Slave Transmit Enable). Gambar 2.13 menunjukan SPI Bus dan SPI Master – Slave Interconnection.

Komunikasi data SPI dimulai dengan pengiriman clock melalui pin SCK menuju slave dengan frekuensi yang lebih kecil atau sama dengan frekuensi maksimum pada slave tersebut. Kemudian master akan memberikan logika 0 (low) kepada pin SS (Slave Select) utnuk mengaktifkan slave. Karena dalam komunikasi data SPI master dan slave harus sama – sama aktif. Ketika slave sudah aktif, maka proses pengiriman data berjalan (saat siklus clock juga berjalan). Proses pengiriman data full duplex dapat terjadi dengan 2 kemungkinan : 

Master mengirimkan data sebuah bit melalui pin MOSI dan akan diterima oleh slave pada pin dan jalur yang sama.



Slave mengirimkan data sebuah bit melalui pin MISO dan akan diterima oleh master kembali pada pin dan jalur yang sama.

Pengiriman clock oleh master akan terus berjalan, hingga pengiriman data yang dilakukan selesai. Master akan berhenti mengirimkan siklus clock dan menonaktifkan slave ketika tidak ada data yang akan dikirimkan kembali.

(a)

(b)

Gambar 2.13. (a). SPI Bus (b). Master-slave Interconnection. [15]


2.5.

Sensor Infrared LED inframerah (infrared) merupakan dioda yang dapat memancarkan cahaya

inframerah. Cahaya inframerah tidak dapat terlihat dengan mata manusia, tapi dapat dilihat dengan bantuan kamera sebagai indikasi inframerah (Infrared) menyala dan berfungsi dengan baik. Infrared sendiri memiliki arti sebagai sinar elektromagnet yang memiliki panjang gelombang cahaya lebih dari 700 nm dan 1 mm[16]. LED inframerah disini digunakan sebagai transmitter (pengirim cahaya inframerah) dan terdapat receiver sebagai penerima cahaya inframerah yang akan dikirimkan. Sinr inframerah (infrared) dapat dibedakan menjadi 3 jenis berdasarkan panjang gelombangnya 

[16]:

Near Infrared, dengan panjang gelombang 0,75 – 1,5 μm. Digunakan untuk pencitraan pandangan malam (contoh : nightscoop).



Mid Infrared, dengan panjang gelombang 1,5 – 10 μm. Digunakan untuk sensor – sensor infrared pada umumnya (contoh : remote control).



Far Infrared, dengan panjang gelombang 10 – 100 μm. Digunakan pada ala – alat kesehatan.

Sinar infrared memiliki sifat sebagai berikut [16]: 

Tidak tampak manusia.



Tidak dapat menembus materi atau media yang tidak dapat tembus pandang.



Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas. Dengan kelebihannya inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia, maka

inframerah sangat cocok digunakan sebagai sensor atau komunikasi dengan jarak jauh. Data yang dikirimkan oleh pemancar infrared sensor adalah berupa pulsa yang berbentuk digital. Penerima sensor infrared akan menerima data ketika inframerah memancarkan cahayanya, data tersebut merupakan data yang dikirimkan menuju penerima (RX infrared sensor) yang berasal dari pemancar (sensor infrared bagian TX). Data yang dikrimkan sudah termodulasi secara otomatis saat akan dikirimkan ke penerima, dan pada penerima data sudah otomatis terdemodulasi. Pada komunikasi infrared proses modulasi adalah kondisi dimana logika 0 dan 1 diubah menjadi ada atau tidak ada sinyal carrier. Pada transmisi sinar inframerah (infrared) 2 kondisi logika tersebut disebut dengan space (menginterpretasikan logika 0 atau tidak ada sinyal) dan pulse (menginterpretasikan logika


1 atau ada sinyal)[16]. Gambar 2.14 menunjukan bentuk sinyal infrared yang ditransmisikan atau dikirimkan.

Gambar 2.14. Bentuk sinyal infrared yang ditransmisikan.[16] Aplikasi penggunaan infrared sensor banyak digunakan dalam sistem remote control TV ataupun sistem kontrol lainnya. Pada remote control TV sensor infrared pada remote akan ON dan OFF dengan frekuensi sinyal carrier yang umumnya sebesar 30 - 40 kHz, saat mentransmisikan data menuju sensor penerima (RX). Frekuensi sinyal carrier yang digunakan dalam Modul sensor Infrared Transmiter sebesar 30 - 40 kHz dengan kondisi media transmisi yang digunakan adalah udara[16]. Data yang telah dikirimkan oleh sensor infrared tersebut akan diterima dan ditangkap oleh sensor receiver yang terdiri dari photodiode (fotodioda) ataupun fototransistor. Pada gambar 2.16 ditunjukkan bentuk fisik DT-I/O Infrared Transmitter dan Receiver.

(a)

(b)

Gambar 2.15 (a). Modul DT-I/O infrared transmitter (b). Modul DT-I/O infrared receiver. Sensor pada prototip lampu pejalan kaki portable ini digunakan sebagai pendeteksi kehadiran pejalan kaki yang akan menyebrang jalan lurus 2 arah. Sensor infrared yang digunakan terdiri dari DT-I/O Infrared Transmitter sebagai pengirim sinyal dan DT-I/O Infrared Receiver sebagai penerima sinyal yang dikirimkan oleh pengirim. Pada perancangan di prototip infrared transmitter dan infrared receiver akan didesain


seperti sebuah gate. Dalam desain prototip infrared transmitter akan mengirimkan sinyal digital untuk kemudian akan diterima oleh receiver, dan ketika terdapat perubahan kondisi, dimana infrared transmitter terhalang oleh kehadiran orang (pejalan kaki) receiver otomatis tidak akan menerima sinyal yang dikirimkan oleh infrared transmitter, sehingga akan membuat receiver menindaklanjuti kondisi atau keadaan tersebut dalam proses selanjutnya dalam mikrokontroler. Sensor membaca kehadiran orang, ketika terjadi kondisi dimana cahaya infrared yang terpancar oleh pengirim terhalang oleh kehadiran seseorang, sehingga penerima tidak menangkap sinar infrared yang telah dimodulasi tersebut (diinterpretasikan dengan keadaan logika 0). Perubahan yang terjadi pada pengiriman sinyal infrared tersebut akan menyatakan bahwa terdapat pejalan kaki yang akan menyebrang jalan. Sedangkan ketika transmisi mengirimkan sinar infrared menuju penerima dan dapat diterima oleh penerima, kondisi tersebut diinterpretasikan dengan logika 1 atau high, dan mikrokontroler akan membaca keadaan berikut sebagai keadaan default dimana lampu pejalan kaki tetap merah dan APILL berwarna hijau. Pada modul DT-I/O infrared transmitter terdapat 3 pin yang terdiri atas pin VCC untuk tegangan supply atau tegangan input, pin GND yang digunakan sebagai input ground, dan pin data yang mengirimkan data dari mikrokontroler (untuk transmitter). Bagian pengirim akan diberikan logika 1 atau high untuk menghidupkan atau mengaktifkan sensor, dan mengirimkan sinyal infrared secara kontinyu. Sedangkan pada bagian receiver terdapat 4 buah pin header yang masing – masing berfungsi sebagai VCC atau tegangan masukan, GND atau ground, dan 2 macam output. Dua macam output tersebut adalah out dan not out, dimana hal tersebut berarti bahwa data yang dihasilkan oleh receiver dapat bernilai benar atau salah (dapat diinterpretasikan bernilai logika 0 atau 1). DT-I/O infrared transmitter dan receiver membutuhkan supply tegangan sebesar 5 V untuk beroperasi dalam mengirimkan sinyal atau data infrared tersebut.


2.6.

Register Geser (Shift Register) Register geser merupakan register yang dapat menghapus, menahan dan

melewatkan suatu data[17]. Register dapat melakukan proses pergeseran data dengan cara mengumpankan data, dari flip – flop satu ke flip – flop lainnya. Arah pergeseran yang dilakukan oleh register geser atau shift register dapat menuju ke kanan ataupun ke kiri. Pergeseran bit ini sangat penting dalam operasi aritmatika dan operasi logika yang digunakan dalam mikroprosesor (komputer). Register geser kiri, dimulai dari flip – flop paling kanan dan bit akan bergeser ke kiri. Sedangkan register kanan dimulai dari flip – flop paling kiri dan bit akan bergeser ke kanan. Register geser sering dipergunakan dalam aplikasi pengaturan dot matrix, running LED, dll. Dalam pengaturannya register geser dapat membuat aplikasi tersebut menjadi lebih mudah dan efisien. Menurut perbedaan input dan output pada register geser terdapat 4 macam register yaitu[17] : 1. Paralel Input Paralel Output (PIPO) PIPO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara paralel dan menghasilkan output yang keluar serentak atau bersamaan secara paralel. 2. Serial Input Paralel Output (SIPO) SIPO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara serial dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara paralel. 3. Paralel Input Serial Output (PISO) PISO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara paralel dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara serial. 4. Serial Input Serial Output (SISO) SISO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara serial dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara serial. Untuk shift register atau register geser, terdapat macam – macam IC yang dapat digunakan. IC shift register yang banyak digunakan dalam percobaan adalah IC dengan seri 74LSxxx yang merupakan salah satu jenis IC TTL. Selain IC dengan seri 74LSxxx


juga terdapat seri 74HCxxx dan seri 74HCTxx. Gambar 2.16 menunjukkan proses pergeseran data pada sebuah register geser, Gambar 2.17 dan 2.18 menunjukan contoh register geser kanan dan kiri. Pada perancangan prototip menggunakan IC dengan seri 74HC595.

Gambar 2.16. Pergeseran data pada register geser.

Gambar 2.17. Contoh register geser kanan.


Gambar 2.18. Contoh register geser kiri.

Integrated Circuit 74HC595 merupakan IC shift register, dimana memiliki fungsi utama untuk melakukan output paralel dari input serial. Pada prototip lampu pejalan kaki portable menggunakan IC 74HC595 karena untuk pengaturan hidup atau aktifnya traffic light dan lampu pejalan kaki, yang terdiri dari gabungan 12 buah LED. Dengan bantuan IC ini rangkaian sistem tidak mengkonsumsi arus yang terlalu banyak saat proses pengaktifan rangkaian 12 buah LED dalam satu buah desain lampu pejalan kaki portable. IC ini akan bertugas sebagai register geser yang dapat menggeser setiap bit data yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler, sehingga pergeseran tersebut akan menciptakan pergantian pengaktifan driver secara berurut sesuai waktu tunda (delay) yang ditentukan. Setiap satu clock yang dikirimkan akan mendorong 1 bit data yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler. Gambar 2.19. menunjukan bentuk fisik Integrated Circuit 74HC595.

Gambar 2.19. IC 74HC595 (IC Shift Register)


2.7.

Darlington Transistor Arrays (uln2803) Rangkaian darlington merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah transistor

bipolar, yang terhubung secara seri. Transistor darlington merupakan rangkaian yang digunakan untuk mendapatkan penguatan (gain) yang tinggi. Transistor yang dihubungkan secara darlington ini memiliki penguatan atau gain yang tinggi karena terjadi penguatan 2x, yaitu penguatan pada transistor pertama yang kemudian akan dikuatkan lagi oleh transistor yang kedua. Penguatan yang terjadi pada rangkaian darlington ini adalah penguatan arus dan sering dituliskan dengan simbol β atau hFE. Gambar 2.18 di bawah ini menunjukan rangkaian elektronika transistor darlington.

Gambar 2.20. Rangkaian transistor darlington (pasangan transistor NPN) Rangkaian transistor darlington ini ditemukan pertama kali oleh Sidney Darlington saat bekerja di laboratorium Bell di Amerika Serikat. Rangkaian transistor darlington banyak digunakan untuk aplikasi dalam chip IC (Integrated Circuit). Integrated Circuit (IC) yang merupakan aplikasi daripada transistor darlington , dan digunakan sebagai driver dari relay, lamp, display (LED)[18]. Salah satu aplikasi dari rangkaian transistor darlington adalah pada IC uln2803. Pada IC ini terdapat rangkaian transistor darlington yang memiliki high-current dan highvoltage. Integrated Circuit jenis ini disebut juga sebagai IC drivers, dengan kelebihannya yang dapat memberikan penguatan gain dan arus pada outputnya. IC driver ini memiliki konfigurasi pin sebanyak 18 buah, dengan output arus sebesar 500 mA untuk setiap port yang digunakan sebagai keluaran (output). Gambar 2.19 menunjukan konfigurasi pin pada IC uln2803 dan Gambar 2.20 menunjukan rangkaian di dalam IC uln2803. Pada tabel 2.6 menjelaskan tentang fungsi pin / port dalam IC uln2803.


Gambar 2.21. Konfigurasi pin pada IC Driver uln2803 (darlington transistor arrays).[18] Tabel 2.7. Fungsi setiap pin atau port pada IC uln2803.[18]

Gambar 2.22. Rangkaian IC driver uln2803 Pada prototip lampu pejalan kaki portable yang dirancang, menggunakan IC uln 2803. IC ini berfungsi sebagai driver LED dalam rangkaian Lampu Pejalan Kaki dan


Lampu Lalu Lintas. IC uln 2803 memiliki 18 buah pin yang terdiri dari pin input, output, com, dan pin GND. Pin com merupakan tegangan masukan untuk rangkaian driver LED, tegangan

masukan

yang

diberikan

saya

berikan

input

sebesar

5V,

karena

mempertimbangkan kapasitas tegangan masukan yang dapat mengaktifkan LED hanya sekitar 1,6 V sampai 3,5 V. Dalam rangkaian integrated circuit ini terdiri atas 8 pasang transistor darlington. Rangkaian transistor darlington ini membantu setiap LED untuk hidup atau ON dengan maksimal current

atau arus yang maksimal. Setiap pin dalam IC uln2803 memiliki

kapasitas arus output sebesar 500 mA untuk menyuplai masing – masing rangkaian LED. di bawah ini menunjukan bentuk fisik dari IC uln2803. Pada setiap pin output akan dihubungkan dengan pin header, dimana dari pin header tersebut akan dihubungkan keada rangkaian resistor dan LED (lampu pejalan kaki dan lampu APILL) yang terhubung secara paralel. Pada gambar 2.22 menunjukkan bentuk fisik dari sebuah IC atau Integrated Circuit seri uln2803. Spesifikasi IC seri uln2803 ditunjukkan oleh tabel 2.8.

Gambar 2.23 Bentuk fisik IC uln2803. Tabel 2.8. Spesifikasi IC uln2803[18]. Output Voltage (VO)

50 V

Input Voltage (VI)

30 V

Colector Current (IC)

500 mA


2.8.

Buzzer Buzzer merupakan komponen elektronika yang dapat mengubah getaran atau aliran

listrik menjadi sebuah getaran suara (suara). Buzzer banyak digunakan dalam aplikasi untuk indikasi suatu keadaan atau kondisi (alarm). Pada dasarnya buzzer

memiliki

kesamaan dalam prinsip kerja suatu loud speaker. Dalam buzzer terdapat sebuah kumparan yang terpasang dalam diafragma, yang kemudian kumparan tersebut diberikan arus listrik sehingga menjadi elektromagnet[19]. Gaya elektromagnetik yang ditimbulkan aliran listrik tersebut dapat menggerakkan kumparan, yang kemudian berdampak pada getaran yang terjadi pada kumparan. Pergerakkan yang dihasilkan oleh kumparan tersebut akan meggetarkan diafragma dan menghasilkan sebuah suara yang bersumber daripada diafragma yang terkena oleh perubahan gerakan yang dihasilkan oleh kumparan[19]. Buzzer dapat bekerja secara maksimal dengan tegangan input (supply) sebesar 3 V sampai 12 V[19]. Buzzer memiliki 2 buah kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif dihubungkan dengan supply tegangan (tegangan input) dan kutub negatif akan dihubungkan dengan bagian pin atau port dari mikrokontroler. Pada Gambar 2.21 menunjukan simbol komponen elektronika buzzer dan Gambar 2.22 menunjukan bentuk fisik dari buzzer (5 V).

Gambar 2.24. Simbol buzzer.[19]

Gambar 2.25. Contoh buzzer (5V).


2.9.

Push Button Push button atau tombol tekan atau lebih sering dikenal dengan sebutan switch,

merupakan komponen elektronika yang sederhana yang dapat memutuskan maupun menyambungkan aliran listrik dalam sebuah sistem kerja dengan prinsip unlock (tidak mengunci). Prinsip unlock ini berarti bahwa ketika saklar ditekan akan memutuskan atau mengalirkan arus listrik, dan akan kembali normal ketika sudah tidak ditekan (dilepas) [19]. Push button memiliki 2 kondisi logika yang diinterpretasikan dengan angka 0 dan 1 atau sering disebut dengan kondisi OFF dan ON. Dalam pengoperasian push button terdapat istilah bouncing, yaitu keadaan dimana saat push button ditekan akan berosilasi terus menerus (menghasilkan logika high dan low) sampai menghasilkan output yang benar. Ada cara untuk menghilangkan atau mengatasi bouncing tersebut yaitu dengan memberikan hambatan (R) dan kapasitor (C) pada rangkaian push button. Lebar minimum untuk anti-bouncing pada push button sebesar 2,5 μs [20]. Rangkaian anti-bouncing ditunjukkan pada Gambar 2.23.

Gambar 2.26. Rangkaian anti-bouncing push button Nilai hambatan (R) dan kapasitor (C) dapat dihitung menggunakan persamaan :

= Keterangan

:

T

: Waktu bouncing

(ms)

F

: Frekuensi

(Hz)

=

(2.5)


R

: Hambatan

(Ω)

C

: Kapasitor

(F)

Ada 2 jenis push button dalam teori elektronika dasar, yaitu : 

Push-button NO (Normally Open)

:

Push button yang memiliki kondisi awal kontak terbuka atau open, dimana tidak ada aliran listrik yang mengalir menuju sistem kerja tertentu (saat tombol belum ditekan). Namun ketika push button ditekan, kontak akan menutup atau close sehingga mengalirkan listrik menuju sistem kerja tersebut. Push button ini umumnya digunakan sebagai tombol start dalam sebuah sistem kerja. 

Push-button NC (Normally Close)

:

Push button yang memiliki kondisi awal kontak tertutup atau close, dimana saat tombol belum ditekan aliran listrik sudah mengalir dalam sistem kerja tertentu. Namun ketika push button ditekan, kontak akan terbuka atau open sehingga aliran listrik sudah tidak mengalir menuju sistem kerja tersebut. Push button ini umumnya digunakan sebagai tombol stop dalam sebuah sistem kerja. Simbol push button NO dan NC dapat dilihat pada Gambar 2.24 (a), dan bentuk fisik push button ditunjukan pada Gambar 2.24 (b).

(a)

(b)

Gambar 2.27. (a) Simbol push button Normally Open dan Normally Close. (b) Bentuk fisik push button


Dalam dunia elektronika ada 2 jenis rangkaian push button yang umum untuk digunakan, yaitu : a. Rangkaian push button dengan resistor pull-up.

Gambar 2.28. Rangkaian switch/push button pull-up

Rangkaian push button atau switch dengan resistor pull-up berarti memiliki konsep utama dimana saat push button

atau switch pada rangkaian ditekan atau

dihubungkan (normally close) maka akan menghasilkan output yang bernilai low, sedangkan saat posisi terbuka (normally open) output yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut akan bernilai high. Gambar 2.25 menunjukan rangkaian switch/push button dengan resistor pull-up.

b. Rangkaian push button dengan resistor pull-down.

Gambar 2.29. Rangkaian switch/push button pull-down

Rangkaian push button atau switch dengan resistor pull-down berarti memiliki konsep utama dimana saat keadaan push button atau switch pada rangkaian ditekan atau dihubungkan (normally close) maka akan menghasilkan output yang bernilai high, sedangkan saat keadaan terbuka (normally open) output yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut akan bernilai low. Gambar 2.26 menunjukan rangkaian switch/push button dengan resistor pull-down.


BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1.

Konsep Dasar Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable ini dirancang dengan sensor infrared

untuk mendeteksi kehadiran pejalan kaki saat akan menyebrang jalan lurus 2 arah. Sel surya juga dilengkapi pada sistem pengatur lampu pejalan kaki ini sebagai sumber energi listrik yang utama. Sel surya akan memberikan energi listrik selama intensitas sinar matahari mencukupi (pagi dan siang hari), dan saat intensitas sinar matahari tidak mencukupi (sore dan malam hari) sumber energi listrik akan di backup oleh accumulator. Energi listrik yang dihasilkan oleh solar cell akan disalurkan melalui perangkat solar charge controller menuju ke beban (accu dan mikrokontroler). Pada pagi dan siang hari saat intensitas sinar matahari mencukupi, sel surya selain mengisi daya listrik untuk sistem pengatur, juga mengisi energi cadangan pada accumulator. Perancangan sistem pengatur lampu pejalan kaki ini ditunjukan pada Gambar 3.1 . SOLAR CELL

CHARGE CONTROLLER PWM

SENSOR ORANG (INFRARED)

ACCU

MIKROKONTROLER

SERIAL INPUT PARALEL OUTPUT

DRIVER

LAMPU PEJALAN KAKI DAN LAMPU LALU LINTAS (1)

EMS RF TRANSCEIVER

LAMPU PEJALAN KAKI DAN LAMPU LALU LINTAS (2)

Gambar 3.1. Perancangan Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable Sensor orang (infrared) terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter (pengirim) dan receiver (penerima) yang dirancang untuk mengatur pengaktifan lampu pejalan kaki dengan delay tertentu. Ketika sensor orang mendeteksi kehadiran orang, maka bagian receiver akan membaca kondisi atau keadaan tersebut sebagai logika 0 (low), dan akan

40


mengaktifkan tunda (delay) pada Lampu Pejalan Kaki 1 dan 2. Sedangkan ketika sensor orang tidak mendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki) maka bagian receiver akan membaca keadaan tersebut sebagai logika 1 (high) maka tidak akan mengaktifkan tunda untuk pengaktifan lampu pejalan kaki. Dalam sistem pengatur lampu pejalan kaki, menggunakan komunikasi melalui gelombang radio dengan modul Embeded Module Serial (EMS RF Transceiver Shield) antara prototip lampu pejalan kaki satu dengan yang lainnya (pada kedua sisi jalan lurus 2 arah tersebut). Komunikasi antara lampu pejaln kaki 1 dan 2 dilakukan secara 2 arah (full duplex). Lampu pejalan kaki 1 ditetapkan menjadi master dan lampu pejalan kaki 2 ditetapkan menjadi slave. Bagian master

akan selalu mengkomunikasikan atau

mengirimkan perintah - perintah yang dilakukan oleh bagian slave. Dan sebaliknya slave akan mengirimkan informasi ketika di lampu pejalan kaki 2 (slave) terdapat pejalan kaki yang akan menyeberang. Data yang dihasilkan oleh bagian sensor orang akan diproses dan diolah oleh mikrokontroler. Hasil data di mikrokontroler tersebut kemudian menjadi data input untuk komponen Serial Input Paralel Output (SIPO) yaitu IC 74HC595. Data yang dikirimkan oleh mikrokontroler dalam bentuk data serial dan oleh IC 74HC595 diolah menjadi data paralel. Data yang dihasilkan oleh IC 74HC595 kemudian akan masuk ke dalam driver LED yaitu IC uln2803. Driver LED (IC uln2803) akan mengatur dalam pengaktifan setiap LED dalam satu rangkaian lampu pejalan kaki dan lampu lalu lintas yang mengatur kendaraan pada jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan).

3.2. Perancangan Software Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber energi Mandiri. Diagram alir utama (pada bagian master) ditunjukkan pada Gambar 3.2. Mulai dari inisialisasi port I/O pada mikrokontroler, lalu inisialisasi komunikasi antara Lampu pejalan kaki 1 (master) dengan Lampu pejalan kaki 2 (Slave). Terlebih dahulu mengatur untuk pengaktifan semua Lampu menjadi merah pada master dan slave selama 2 sekon. Kemudian mengirimkan atau mengkomunikasikan setiap status atau statement kepada slave. Pengaktifan lampu pada master dan slave diwakili oleh 4 status atau statement yang terdiri dari 5 karakter. Pengiriman data status itu dilakukan oleh bagian master menuju slave. Pemrograman juga dilakukan untuk mengatur pengaktifan sensor orang bagian


master dan slave. Selain pengaktifan sensor orang, terdapat tombol (push button) yang dapat mengatur pengaktifan lampu pejalan kaki 1 dan 2. Tombol aktif ketika sensor tidak dapat membaca kehadiran orang. Pada diagram alir utama ini terdapat 2 subrutin yaitu subrutin setting sensor orang dan baca status atau statement pada slave. Tunda atau delay yang diaktifkan saat lampu pejalan kaki merah menuju hijau adalah selama 30 sekon atau jumlah orang sejumlah 5 orang. Ketika salah satu syarat sudah terpenuhi,lampu pejalan kaki 1 (master) akan menyalakan lampu pejalan kaki hijau dan mengirimkan data status atau statement yang menyimbolkan lampu APILL merah dan lampu pejalan kaki hijau. Delay untuk pengaktifan lampu pejalan kaki hijau selama 20 sekon dan jumlah orang yang keluar menyeberang sudah sama dengan jumlah orang yang masuk. Ketika syarat jumlah orang yang exit tidak sama dengan input lampu pejalan kaki akan tetap hijau dan menunggu sampai dengan tunda selama 20 sekon habis.

3.2.1. Diagram alir subrutin baca status atau statement pada slave. Diagram alir subrutin pada bagian slave ditunjukkan oleh Gambar 3.3 di bawah ini. Pada bagian slave terjadi pembacaan setiap status atau statement yang dikirimkan oleh bagian master. Selain itu, slave juga dapat mengirimkan simbol ketika terdapat kehadiran orang atau aktifnya tombol maupun jumlah orang yang sudah mencapai 5. Pengiriman data yang dilakukan oleh slave kepada master dilakukan saat ada syarat – syarat berikut di atas, karena slave membutuhkan status yang berisi perintah untuk slave melakukan tindakan.

3.2.2. Diagram alir subrutin setting sensor orang (sensor infrared) Pada diagram alir subrutin yang ditunjukkan oleh Gambar 3.4 di bawah ini adalah pengaturan atau setting untuk sensor orang. Sensor orang terdiri atas 2 bagian yaitu bagian pengirim sinyal infrared (TX) dan penerima sinyal infrared. Pengaturan pada bagian pengirim (TX) adalah mengaktifkan atau memancarkan sinar infrared secara terus – menerus (kontinyu) atau aktif high. Sedangkan pada bagian penerima (RX) diaktifkan untuk menerima hasil berlogika 0 atau low ketika adanya kehadiran orang, karena sinar infrared tidak dapat diterima oleh penerima.


A START TUNDA -1 INISIALISASI PORT I/O

N

BACA SENSOR ORANG

TUNDA = 0 Y

INISIALISASI KOMUNIKASI

BACA STATUS / STATE SLAVE APILL MERAH, PJL KAKI MERAH SELAMA 2S

N

SET DEFAULT MERAH SEMUA SELAMA 2 SEKON (MASTER)

AKTIF Y

KIRIM S0 KE SLAVE

KIRIM S0 KE SLAVE

APILL KUNING, PJL KAKI MERAH SELAMA 2S

ORANG +1

APILL HIJAU,PJL KAKI MERAH (MASTER)

KIRIM S1 KE SLAVE

Y

N ORANG = 5

SET TUNDA = 20 S KIRIM S2 KE SLAVE

APILL MERAH, PJL KAKI HIJAU

SETTING SENSOR ORANG

KIRIM S3 KE SLAVE CEK SENSOR ORANG CEK JUMLAH PJL KAKI

TUNDA -1

BACA STATUS / STATE SLAVE N E=i Y

SENSOR ORANG AKTIF

N

N TUNDA = 0

Y

Y APILL MERAH, PJL KAKI MERAH

CEK ORANG

CEK TOMBOL KIRIM S1 KE SLAVE Y

N AKTIF

APILL HIJAU,PJL KAKI MERAH (MASTER)

SET TUNDA 30 S KIRIM S2 KE SLAVE

A END

Gambar 3.2. Diagram alir utama (master).


START

INISIALISASI STATE / STATUS

BACA STATUS / STATE

N STATE 3 (S3)

Y PJL KAKI HIJAU, APILL MERAH

N STATE 0 (S0)

Y PJL KAKI MERAH, APILL MERAH

N

N

STATE 1 (S1)

STATE 2 (S2)

Y

Y

PJL KAKI MERAH, APILL KUNING

PJL KAKI MERAH, APILL HIJAU

CEK JUMLAH ORANG

N AKTIF S.ORG

CEK TOMBOL

Y Y KIRIM “Y” KE MASTER

HITUNG JML ORANG

N

ORANG = 5

Y

KIRIM “F” KE MASTER

END

Gambar 3.3. Diagram alir subrutin pada slave.

N AKTIF


START

INISIALISASI SENSOR INFRARED (SENSOR ORANG)

SET PENGAKTIFAN SENSOR TX

SET PENGATURAN RX

CEK SENSOR IR (RX) BERNILAI HIGH/ LOW

END

Gambar 3.4. Diagram alir subrutin setting sensor orang.


3.2.3. Format Paket Data Format paket data yang akan dikirimkan oleh master menuju slave sejumlah 5 karakter dalam setiap status atau statement. Paket data tersebut terdiri dari perintah untuk pengkatifan setiap lampu lalu lintas dan lampu pejalan kaki. Lima karakter tersebut terdiri dari simbol perintah untuk pengaktifan lampu pejalan kaki, simbol perintah pengaktifan lampu lalu lintas yang diawali karakter “&” dan diakhiri dengan karakter “#”. Format data tersebut adalah data yang dikirimkan oleh master, di bawah ini adalah format data yang dikirimkan oleh master kepada slave : &A,B#

(Status atau Statement 0)

&A,C#


&A,E#


&D,B#


Data format di atas dapat dijelaskan oleh Tabel 3.1 dan pada tabel 3.2 menjelaskan simbol yang mewakili perintah pengaktifan lampu lalu lintas dan lampu pejalan kaki. Tabel 3.1. Format data master

Lampu pejalan kaki

Lampu lalu lintas

1

1

Jumlah karakter

Tabel 3.2. Simbol karakter data

Simbol karakter

Merah

Merah

Kuning

Lampu

Lampu Lalu

Lampu Lalu

Pejalan Kaki

Lintas

Lintas

A

B

C

Hijau Lampu

Hijau Lampu

Lalu Lintas

Pejalan Kaki

D

E


Sedangkan bagian slave juga memiliki format data untuk dikirimkan menuju master, data yang dikirimkan oleh slave sejumlah 3 karakter. Paket data tersebut terdiri dari simbol – simbol yang mewakili data penghitungan jumlah pejalan kaki yang menyeberang, awalan karakter dan akhiran karakter sama seperti data yang dikirimkan oleh master menuju slave. Format data yang dikirimkan oleh slave kepada master adalah sebagai berikut : &Y#

(Status orang)

&T#

(Status Tombol)

&F#

(Status jumlah orang)

Data format di atas dapat dijelaskan dalam Tabel 3.3 dan pada tabel 3.4 menjelaskan simbol yang dikirimkan oleh slave. Tabel 3.3. Format data slave

Pengaktifan sensor orang / Tombol / Penghitungan jumlah pejalan kaki Jumlah karakter

1

Tabel 3.4. Simbol data

Simbol

Sensor orang aktif

Tombol aktif

Jumlah orang = 5

Y

T

F


3.3.

Perancangan hardware Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki

3.3.1. Solar Cell Perhitungan FF (Fill Factor) pada panel surya (berdasarkan persamaan 2.2) (

FF = .

FF =

.

(

.

:

)

.

)

. . – (

FF =

)

.

. .

FF =

= 0.81834

.

Perhitungan efisiensi pada panel surya (berdasarkan persamaan 2.1) : 100 %

ղ= ղ=

.

.

.

100 %

.

ղ = 13.597 % Perancangan supply arus yang dapat diberikan oleh solar cell :  I.maks solar cell

=

0,58 A

 V.maks solar cell

=

17,2 V

 P.maks solar cell

=

9.976 Watt

Supply untuk : 1. Accu (Accumulator) Kapasitas 4 Ah (Ampere Hour) membutuhkan arus pengisian 10% dari kapasitas accu saat kondisi pengisian penuh dari kondisi kosong.  I.Accu (maks) =

4

= 0.4

baterai ketika dari keadaan kosong)  V.Accu (maks) = 12 V  P.Accu (maks) = 4.8 Watt

(Untuk pengisian full


2. Arduino (14 buah pin digital) Setiap pin I/O digital memiliki kapasitas maksimal arus sebesar 40 mA atau sebesar 0.04 A.  I.maks = 0.04 A x 14 buah pin = 0.56 A (Jika digunakan semua pin I/O secara bersamaan)  V.maks = 5 V  P.maks = 2.8 Watt

3.3.2. Rangkaian Sensor Infrared

Gambar 3.5. Rangkaian schematic mikrokontroler dengan sensor infrared RX dan TX.


3.3.3. Embedded Module Serial RF Transceiver Shield

Gambar 3.6. Rangkaian schematic mikrokontroler dengan modul EMS RF Transceiver.


3.3.4. Mikrokontroler Mikrokontroler atmega328 digunakan untuk menerima dan kemudian mengolah data digital yang telah dihasilkan oleh bagian sensor infrared. Data tersebut kemudian diproses untuk menjalankan sistem pengaturan pada lampu pejalan kaki dan lampu lalu lintas. Mikrokontroler mengatur timer lama lampu lalu lintas dan lampu pejalan kaki menyala, dan kemudian mengatur komunikasi antara lampu lalu lintas yang satu dengan yang lainnya (yang berada pada sisi lainnya di jalan lurus 2 arah). Dengan supply tegangan dari solar charge controller (yaitu dari panel surya) sebesar 12 V. Rangkaian schematic mikrokontroler atmega328 ditunjukkan pada Gambar 3.9 serta pembagian pin atau port terdapat pada Tabel 3.5. Pada Gambar 3.7 menunjukan rancangan rangkaian mikrokontroler compatible arduino uno menggunakan atmega328.

Tabel 3.5. Tabel pembagian pin / port dalam mikrokontroler

Nama masukan / keluaran

Pin yang digunakan

Keterangan

Sensor infrared (TX)

Pin digital 2

Output

Sensor infrared (RX)

Pin digital 3

Input

Buzzer

Pin digital 7

Output

Push button

Pin digital 5

Input

IC 74HC595 (shift register)

Pin digital 6, 8, 10

Output

EMS RF Transceiver

Pin digital 4,9, ISP

Output dan Input


Gambar 3.7. Rangkaian schematic minimum system mikrokontroler


3.3.5. Perancangan LED Traffic Light dan Lampu Pejalan Kaki Portable Perancangan hardware untuk lampu lalu lintas dan lampu pejalan kaki portable dalam satu sistem pengatur, terdiri dari 2 buah IC shift register yaitu IC 74HC595, dan 2 buah IC driver LED yaitu IC uln2803. Dengan rancangan pada satu output driver (yaitu uln2803) terdiri atas 4 buah LED yang dihubungkan secara paralel. Perancangan untuk lampu lalu lintas menggunakan 1 buah IC shift register 74HC595 dan 1 buah IC driver LED uln2803. Lampu lalu lintas warna merah dengan 3 buah pin output driver, sehingga terdapat 12 buah LED yang terhubung secara paralel. Kemudian lampu lalu lintas warna kuning 2 buah pin output driver dengan 8 buah LED, dan yang terakhir lampu lalu lintas warna hijau menggunakan 3 buah pin output driver dengan 12 buah LED. Perancangan rangkaian lampu pejalan kaki dan desain 3D ditunjukkan pada Gambar 3.8, Gambar 3.9, Gambar 3.10, Gambar 3.11, Gambar 3.12, Gambar 3.13, Gambar 3.14, Gambar 3.15, dan Gambar 3.16. Dengan perhitungan untuk nilai resistor, didapatkan nilai R pada setiap output driver sebesar : Merah (APILL)

:

R=(

. )

= 40 Ω

Pada perancangan prototip hambatan yang digunakan adalah 39 Ω (yang terdapat di pasaran). Nilai resistor di atas berlaku untuk ketiga output dari port driver. Kuning (APILL)

:

R=

. (

)

= 35 Ω

Pada perancangan prototip nilai resistor yang digunakan adalah 33 Ω (sesuai nilai resistor di pasaran). Nilai resistor di atas berlaku untuk kedua output dari port driver. Hijau (APILL)

:

R=

. (

)

= 18,75 Ω

Pada perancangan prototip nilai resistor yang digunakan adalah 20 Ω (sesuai nilai resistor di pasaran). Nilai resistor di atas berlaku untuk ketiga output dari port driver.


Merah (Lampu Pjl.Kaki)

:

R=

. (

)

= 40 Ω

Pada perancangan prototip nilai resistor yang digunakan adalah 39 Ω (sesuai nilai resistor di pasaran). Nilai resistor di atas berlaku untuk keempat output dari port driver. Hijau (Lampu Pjl.Kaki)

:

R=

. (

)

= 18,75 Ω

Pada perancangan prototip nilai resistor yang digunakan adalah 20 Ω (sesuai nilai resistor di pasaran). Nilai resistor di atas berlaku untuk keempat output dari port driver. Perhitungan nilai – nilai resistor di atas berdasarkan pada persamaan rumus (2.4)

Gambar 3.8. Rangkaian schematic IC 74HC595 dan IC uln2803


Gambar 3.9. Rangkaian LED dan resistor Lampu lalu Lintas

Gambar 3.10. Rangkaian LED dan resistor Lampu Pejalan Kaki


Gambar 3.11. Desain 3D lampu pejalan kaki portable.

Gambar 3.12. Desain 3D box prototype (bawah)


Gambar 3.13. Desain 3D penyanggah box lampu (atas)

Gambar 3.14. Desain 3D box lampu (atas)


Gambar 3.15. Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kanan).

Gambar 3.16. Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kiri).


3.3.6. Rangkaian Push Button Push button atau tombol pada prototip dirancang untuk digunakan jika sensor tidak dapat bekerja atau terjadi error pada sistem sensor (otomatis). Tombol yang digunakan dan dirancang sebagai sistem untuk mengatur prototip lampu pejalan kaki secara manual. Dalam prototip lampu pejalan kaki ini push button yang digunakan merupakan jenis NO atau Normally Open.

Gambar 3.17. Rangkaian anti-bouncing push button Perhitungan resistor dan kapasitor yang digunakan dalam rangkaian (berdasarkan persamaan 2.5) =

:

1 2

Ditentukan R sebesar 120 kΩ dan kapasitor 6,8 uF, maka T untuk anti-bouncing sebesar : =

1 2 . 120 . 6,8

T = 0.195 s atau 195 ms


3.3.7. Rangkaian Buzzer Sebagai Indikator Buzzer dirancang sebagai indikator atau alarm peringatan ketika ada pejalan kaki yang sedang menyeberang jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan). Transistor NPN digunakan sebagai saklar atau switch dalam rangkaian buzzer pada prototip ini. Hambatan diperlukan untuk membatasi arus yang masuk melalui common base dari pin output mikrokontroler. Tegangan input untuk angkaian buzzer sebesar 5 V. Gambar 3.15 menunjukan rangkaian buzzer lengkap dengan hambatan untuk membatasi arus yang masuk menuju kaki base transistor BC547. Terdapat dioda (menggunakan seri 1N4007) untuk mengamankan atau menjaga transistor dari tegangan yang berlebih.

Gambar 3.18. Rangkaian buzzer Perhitungan nilai hambatan dapat dihitung menggunakan persamaan menurut hukum ohm, yaitu : R= dimana Tegangan input sebesar 5 V dan arus yang masuk dari mikrokontroler maksimal 40 mA. Maka, R=

.

= 125 Ω

Nilai resistor yang digunakan adalah 120 Ω (sesuai nilai resistor di pasaran).


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan membahas tentang implementasi dari perancangan pada bab 3 serta analisis dari data dan hasil pengujian sistem yang telah dilakukan. Pengujian sistem berfungsi untuk menunjukkan kinerja sistem berjalan dengan baik atau tidak. Pengambilan data terdiri atas pengambilan data solar cell terhadap waktu, data sensor infrared dan data energi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan satu sistem secara lengkap. Berdasarkan data – data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses atau kinerja sistem secara lengkap, sehingga dapat ditarik kesimpulan akhir dari pembuatan tugas akhir ini.

4.1.

Implementasi Lampu Pejalan Kaki Portable

4.1.1. Bentuk Fisik dan Konsep Kerja Lampu Pejalan Kaki Portable Hasil perancangan lampu pejalan kaki portable ditunjukan pada Gambar 4.1. Terdapat beberapa bagian yaitu bagian penyangga bawah yang akan ditempatkan oleh box sistem pengatur dan box sensor, lalu tiang penyangga lampu, box rangkaian lampu LED beserta dengan tempat untuk solar cell atau panel surya, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.2.

Gambar 4.1. Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri Secara Keseluruhan

61


(a)

(b)

(c) Gambar 4.2. (a) Bagian Box Lampu Pejalan Kaki dan APILL (LED) , (b) Bagian Tiang Penyangga, (c) Bagian Penyangga Bawah (Tempat untuk Box Sistem Pengatur). Dalam box LED terdiri atas rangkaian LED warna merah dan hijau untuk lampu pejalan kaki dan rangkaian LED berwarna merah, kuning, dan hijau untuk lampu APILL. Pada


Gambar 4.3. ditunjukkan salah satu rangkaian LED yang digunakan dalam lampu pejalan kaki dan lampu APILL.

Gambar 4.3. Gambar Rangkaian LED Lampu (tampak atas dan tampak samping). Rangkaian LED untuk lampu pejalan kaki terdiri dari 12 buah LED untuk setiap warna merah dan hijau. Sedangkan untuk lampu APILL terdiri dari 9 buah LED untuk setiap warna merah dan hijau, dan 6 buah LED untuk warna kuning. Untuk setiap 1 pin header pada rangkaian LED tersebut, mewakili 3 buah LED yang diparalel dan diseri dengan 1 buah resistor sebesar 220 ohm. Satu pin header yang dihubungkan seri dengan resistor adalah input dari rangkaian driver dan SIPO. Satu pin header pada sisi satunya adalah sebagai selektor atau enable untuk pengaktifan warna lampu yang menyala. Rangkaian selektor yang dimaksud adalah rangkaian tambahan yang dirancang, dikarenakan driver yang digunakan dalam sistem aktif rendah, sehingga harus ada yang mengaktifkan LED dengan logika high, sehingga LED akan menyala. Dengan alasan tersebut dirancanglah rangkaian selektor yang terdiri dari transistor NPN, potensiometer, dan resistor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. di bawah ini. Pada lampiran L2 ditunjukkan schematic rangkaian selektor yang dirancang menggunakan potensiometer , dan transistor NPN dengan seri TIP3055.

Gambar 4.4. Bentuk Fisik Rangkaian Selektor.


Rangkaian selektor menggunakan transistor NPN, resitor 220 ohm, dan potensiometer 10 kΩ (namun yang digunakan sebesar 5 kΩ), dan 3 buah pin header yang digunakan sebagai input, output dan supply. Input yang dimaksudkan adalah logika yang dihasilkan dan diprogram melalui mikrokontroler. Sedangkan output adalah yang dihubungkan dengan pin header pada rangkaian LED yang telah dijelaskan pada paragraf sebelumnya. Untuk tegangan supply pada rangkaian selektor adalah sebesar 12 V. Tegangan supply akan memberikan power untuk rangkaian selektor dan ketika input dari mikrokontroler bernilai high maka output juga bernilai high dan akan menyalakan rangkaian LED. Rangkaian selektor ini memiliki persamaan dengan saklar, yang akan bernilai high atau low saat diaktifkan dan tidak aktif. Alasan lainnya penambahan rangkaian ini juga dikarenakan mempertimbangkan kemampuan mikrokontroler dalam menerima langsung tegangan yang disupply dari rangkaian driver dan SIPO yang melewati rangkaian LED terlebih dahulu. Oleh karena itu, dengan pertimbangan – pertimbangan di atas dibuat dan dirancang tambahan rangkaian selektor tersebut.

Gambar 4.5. Rangkaian Driver dan SIPO (tampak atas dan tampak samping). Rangkaian driver dan SIPO terdiri dari komponen IC shift register dengan seri 74HC595 dan IC uln2803 (komponen driver). IC 74HC595 mendapatkan supply dari mikrokontroler, supply data bilangan biner yang akan digunakan untuk output pada rangkaian LED. Output dari 74HC595 akan menjadi input untuk driver uln2803, yang kemudian akan menyuplai semua rangkaian LED. Kedua komponen ini membutuhkan tegangan supply yang berbeda yaitu 5 V untuk IC 74HC595 dan 12 V untuk port com pada IC uln2803.


B A

C D

E

F

Gambar 4.6. Rangkaian Minimum System. Pada Gambar 4.6. diatas menunjukkan gambar rangkaian minimum system yang terdiri dari 6 bagian yaitu : A. Output supply 12 V dan 5 V. B. Rangkaian regulator tegangan. C. Tegangan supply untuk minsis. D. Pin out digital 0 – 7. E. Pin out analog A0 – A5. F. Pin out digital 8-13. Mikrokontroler yang digunakan dalam sistem pengatur adalah minimum system buatan yang compatible dengan arduino uno. Sistemnya sama dengan mikrokontroler arduino uno, hanya saja penampilan hardware merupakan buatan manual oleh penulis. Mikrokontroler lah yang menjasi supply untuk semua rangkaian dan input bagi rangkaian LED , rangkaian driver SIPO dan rangkaian selektor. Kondisi awal atau default sistem lampu pejalan kaki dan lampu APILL adalah merah untuk lampu pejalan kaki dan hijau untuk lampu APILL. Ketika sensor mendeteksi keahdiran orang (pejalan kaki) yang ingin menyeberang, maka sensor bagian receiver akan mengirimkan perintah kepada mikrokontroler, dan kemudian mikrokontroler akan memproses program yang telah ditentukan. Pejalan kaki yang akan menyebrang jalan harus menunggu selama 20 detik untuk delay perubahan antara lampu merah pejalan kaki menjadi lampu hijau pejalan kaki. Setelah 20 detik maka lampu pejalan kaki akan menjadi hijau dan lampu APILL akan berwarna merah selama 30 detik. Setelah 30 detik habis


maka lampu pejalan kaki akan kembali menjadi warna merah dan lampu APILL akan berwarna kuning terlebih dahulu selama 5 detik, lalu kembali ke keadaan awal yaitu berwarna merah.

4.2.

Pengujian Panel Surya (Solar Cell)

4.2.1. Pengujian Solar Cell Tanpa Beban (Open Circuit) Pengujian solar cell atau panel surya saat open-circuit yaitu saat panel surya tidak terhubung dengan beban, baik accu maupun rangkaian sistem. Pada kondisi ini tegangan output solar cell mencapai titik maksimalnya (open-circuit voltage), seperti yang ditunjukkan oleh tabel 2.1. Pengujian panel surya dilakukan mulai pukul 08.31 WIB sampai dengan pukul 16.43 WIB di lapangan hall selatan kampus 3, Universitas Sanata Dharma. Pengambilan data menggunakan bantuan data logger, sehingga proses pengambilan data terjadi setiap 12 detik sekali yang mengacu pada lampiran L2. Dari data tersebut penulis membuat grafik untuk menunjukkan bahwa terdapat perbedaan tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya saat terhubung dengan beban atau tidak. Gambar 4.7. di bawah ini merupakan grafik tegangan output panel surya terhadap waktu (detik) tanpa ada beban (open-circuit voltage).

Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu (Tanpa Beban)

Tegangan Output (V)

25 20 15 10 5 0 0

2500

5000

7500 10000 12500 15000 17500 20000 22500 25000 27500 30000 Waktu (detik)

Gambar 4.7. Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu (open-circuit).


Pada Gambar 4.7. menunjukkan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya stabil, ,emyesuaikan dengan intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh panel surya tersebut. Pengambilan sampel data tegangan ouput untuk grafik di atas dimulai sekitar pukul 08.31 WIB. Tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya saat pertama diuji adalah sebesar 18.77 V. Kemudian tegangan output semakin meningkat secara stabil sesuai dengan intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh panel surya. Intensitas sinar matahari yang ditangkap secara maksimal akan menghasilkan tegangan output maksimal pada panel surya, sesuai dengan tabel spesifikasi open-circuit voltage dalam tabel 2.1. Intensitas sinar matahari yang stabil dan tingkat kecerahan yang stabil mempengaruhi panel surya dalam menghasilkan tegangan keluaran yang maksimal dan stabil. Selain pengaruh intensitas cahaya matahari, pengambilan data yang bersifat kontinyu dalam waktu per detik juga mempengaruhi data tegangan output yang lebih terlihat stabil, seperti yang ditunjukkan dan terlihat pada Gambar 4.7 di atas. Intensitas sinar matahari berbanding lurus dengan tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya, ketika intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh panel surya tinggi maka tegangan output panel surya akan besar. Dapat dilihat pada grafik di Gambar 4.7. terdapat satu titik maksimal dimana cahaya matahari yang ditangkap oleh panel menghasilkan tegangan output yang maksimal yaitu pada titik 20.74 V pada pukul 12.39 WIB. Pada jam tersebut intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh panel surya maksimal sehingga menghasilkan tegangan output yang maksimal, dengan kondisi tanpa ada beban.

4.2.2. Pengujian Solar Cell dengan Beban (Operating Optimum) Panel surya atau solar cell memiliki spesifikasi tegangan output yang berbeda saat terdapat beban dan tidak. Beban yang dihubungkan dengan panel surya saat pengujian ini adalah accu atau accumulator dengan spesifikasi tegangan sebesar 12 V dan kapasitas arus sebesar 7.2 AH (Ampere Hour). Panel surya mengisi accu saat kapasitas tegangan sudah tidak penuh. Pengujian solar cell ini dilakukan sekitar pukul 10.00 WIB sampai dengan pukul 16.00 WIB di lapangan hall selatan kampus 3, Universitas Sanata Dharma. Pengambilan data diambil menggunakan bantuan data logger, sehingga pengambilan data berlangsung setiap 12 detik sekali yang mengacu pada lampiran L2. Dari banyak data tersebut penulis mengambil beberapa sampel setiap kenaikan 25 menit untuk dimasukkan


ke dalam grafik di bawah ini. Pada gambar 4.8 ditunjukkan grafik tegangan output panel surya terhadap waktu, ketika proses pengisian accu.

TEGANGAN OUTPUT (V)

GRAFIK TEGANGAN OUTPUT SOLAR CELL TERHADAP WAKTU 13,70 13,60 13,50 13,40 13,30 13,20 13,10 13,00 12,90 12,80 12,70

VOUT menurun karena cuaca sedikit mendung

0

25

50

75

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 WAKTU ( menit)

Gambar 4.8. Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu. Pada Gambar 4.8. terlihat bahwa tegangan output dari panel surya stabil, dalam proses untuk menyuplai beban (accu). Tegangan output akan semakin besar ketika intensitas sinar matahari semakin tinggi, akan tetapi tidak akan melebihi tegangan output panel surya atau operating optimum voltage yang ditunjukkan oleh tabel 2.1. Tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya berbanding lurus dengan intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh panel. Tegangan output yang diambil untuk sampel grafik di atas mulai dari pukul 10.43 WIB dengan selang waktu 25 menit sekali. Pada 25 menit pertama tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya sebesar 12.78 V, kemudian 25 menit berikutnya tegangan semakin besar menjadi 12.99 V sampai menit ke 100. Akan tetapi tegangan output sempat sedikit menurun pada menit ke 125 yaitu sekitar pukul 12.30 WIB. Hal tersebut dikarenakan pengambilan sampel data yang penulis ambil tidak per 12 detik, namun per 25 menit sekali, maka perubahan tegangan output pada panel surya terlihat begitu besar dan drastis. Selain alasan tersebut hal utama yang mempengaruhi adalah intensitas sinar matahari yang tertutup awan mempengaruhi perubahan tegangan output yang diahasilkan oleh panel surya. Setelah penurunan tersebut tegangan output panel surya kembali


meningkat sampai intensitas sinar matahari di sore hari mulai berkurang dan tegangan output menurun secara stabil, seperti yang terlihat pada grafik di atas. Terlihat pada Gambar 4.8. tegangan output panel surya paling maksimal sebesar 13.61 V pada menit ke 250, yaitu sekitar pukul 10.44 WIB. Pada pukul 10.44 WIB sinar matahari sedang berada pada titik maksimal sehingga panel surya dapat merubah intensitas sinar matahari tersebut menjadi tegangan output yang maksimal untuk mengisi accu yang setengah kosong. Pengisian tersebut berlangsung selama sekitar 6 jam, yaitu pukul 10.19 WIB sampai dengan pukul 16.06 WIB, dengan arus yang stabil yaitu sebesar 0.1 A sampai 0.5 A (sesuai dengan tabel spesifikasi 2.1 mengenai optimum operating current).

4.3.

Pengujian Alat

4.3.1. Pengujian Sensor Infrared Pengujian sensor infrared sebagai sensor pendeteksi kehadiran orang dilakukan dengan mengukur tegangan output pada bagian receiver bernilai high atau low. Bagian transmitter infrared akan terus menyinari sinar infrared menuju bagian receiver infrared dengan tegangan supply sebesar 5 V. Kemudian pada bagian receiver akan menghasilkan tegangan

high

(mengindiaksikan

5V

/

tegangan

supply)

dan

tegangan

low

(mengindikasikan 0V). Pada bagian receiver infrared terdapat 2 port vout , yaitu port out dan port not out. Pada port out tegangan receiver akan bernilai high ketika tidak menangkap sinar infrared dan bernilai low ketika menangkap sinar infrared. Sedangkan port not out bernilai kebalikan daripada port out, seperti pada logika digital. Di bawah ini adalah tabel 4.x. yang merupakan hasil dari pengujian dan pengambilan data sensor infrared sebagai pendeteksi kehadiran orang atau pejalan kaki. Jarak yang penu diuji adalah 1 cm sampai dengan 100 cm dengan port out sebagai keluaran atau output yang mengacu pada lampiran L4. `Tabel 4.1. Tabel Pengujian Sensor Infrared atau Sensor Pendeteksi Pejalan kaki. Jarak (cm) 1 2 3 4 5

Ada Pejalan Kaki Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi

Jarak (cm) 27 28 29 30 31

Ada Pejalan Kaki Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi


Tabel 4.1. (lanjutan) Tabel Pengujian Sensor Infrared atau Sensor Pendeteksi Pejalan Kaki Jarak (cm) 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

Ada Pejalan Kaki Tidak terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi

Jarak (cm) 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

Ada Pejalan Kaki Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi


Pada pengujian sensor infrared yang dilakukan pada jarak – jarak tertentu didapatkan data yang mengindikasikan terdeteksi atau tidaknya kehadiran orang atau pejalan kaki. Bagian transmitter infrared akan terus memberikan sinar infrared kepada bagian receiver infrared, yang kemudian bagian receiver akan menerima sinar infrared yang berbentuk sinyal analog dan merubahnya menjadi sinyal digital high atau low. Pengujian sensor dilakukan di dalam ruangan tanpa adanya halangan media apapun, dan dengan posisi transmitter dan receiver yang saling berhadapan lurus. Media yang menghalangi akan mempengaruhi sensor dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki, selain itu posisi sudut dalam penyinaran sinar infrared menuju bagian receiver juga mempengaruhi daya tangkap receiver. Pada Tabel 4.1. di atas terlihat bahwa bagian receiver infrared akan menghasilkan logika keluaran high saat kondisi tidak menangkap sinar infrared dari bagian transmitter, dengan kata lain mengindikasikan kehadiran seorang pejalan kaki. Pada jarak 1 cm – 6 cm pengujian bagian receiver sensor belum dapat mendeteksi kehadiran pejalan kaki atau bisa disebut belum aktif. Setelah jarak 6 cm sensor infrared (bagian receiver) sudah dapat menangkap dan mendeteksi saat ada atau tidaknya kehadiran orang (pejalan kaki). Pada jarak 7 cm sampai dengan 45 cm sensor infrared bekerja secara maksimal dan baik, bagian receiver infrared menangkap sinar infrared dengan maksimal dan mendeteksi kehadiran pejalan kaki dengan baik dan benar. Jarak 7 cm – 45 cm logika output yang dihasilkan oleh bagian receiver infrared masih stabil dan baik. Setelah jarak 45 cm, yaitu jarak 46 cm sampai dengan 80 cm, daya tangkap receiver mulai sedikit lemah sehingga diperlukan perubahan posisi sudut penyinaran dari bagian transmitter infrared

menuju receiver

infrared, untuk mendapatkan hasil logika output yang sesuai saat mendeteksi pejalan kaki. Hal tersebut yang sedikit menjadi hambatan atau error yang terjadi dalam pengujian sensor infrared (pendeteksi kehadiran pejalan kaki) ini. Sedangkan pada jarak >80 cm bagain receiver infrared sudah tidak dapat mendeteksi kehadiran pejalan kaki, dengan maksud tidak dapat mengindikasikan logika high atau low, walaupun sudah dilakukan perubahan posisi sudut penyinaran dari bagian transmitter. Maka dari pengujian tersebut di atas didapatkan jarak efisien untuk peletakkan sensor infrared adalah sekitar 7 cm – 45 cm, jarak yang efektif untuk kedua bagian sensor infrared dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki.


4.3.2. Pengujian Rangkaian Shift Register Pengujian rangkaian shift register atau SIPO (Serial Input Paralel Output) dilakukan untuk mengetahui tegangan keluaran yang dihasilkan oleh IC 74HC595 sudah sesuai dengan datasheet atau tidak. IC 74HC595 disini bertugas untuk meyuplai data serial yang telah diprogram dan ditentukan oleh mikrokontroler. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran pada 8 buah port output pada saat mengeluarkan data low atau high. Tegangan keluaran saat data bernilai high atau berlogika 1 adalah sebesar 3.5 V dan pada saat menghasilkan data berlogika 0 atau low menghasilkan tegangan output sebesar 0.01 V. Sedangkan pada datasheet dengan tegangan keluaran saat berlogika high sebesar 3.84 V minimal dan saat berlogika low sebesar 0.1 V maksimal. Terdapat sedikit perbedaan tegangan keluaran antara datasheet dengan rangkaian real. Hal tersebut menyebabkan sedikit error yang membuat kinerja rangkaian shift register kurang maksimal dalam menyuplai data menuju driver LED. Akan tetapi, rangkaian shift register ini sudah bekerja dengan baik dalam menggeser setiap bit data yang dimasukkan.

4.3.3. Pengujian Rangkaian Driver Pengujian rangkaian driver dilakukan untuk mengetahui tegangan output yang dihasilkan oleh IC uln2803 sudah bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dan pengambilan data dilakukan dengan mengamati tegangan keluaran yang dihasilkan oleh driver atau IC uln2803 saat bekerja dengan tegangan pada port com sebesar 12 V, dan kemudian dibandingkan dengan datasheet yang sudah terlampir. Pengukuran pada port output IC uln2803 (8 buah kakinya) dilakukan menggunakan multimeter digital dan didapatkan tegangan keluaran pada ke-8 port out-nya sebesar 0.92 – 1.65 V. Sedangkan tegangan keluaran menurut datasheet adalah sebesar 0.9 – 1.6 V, dengan itu dapat disimpulkan bahwa IC uln2803 sudah bekerja dengan baik.

4.3.4. Pengujian Rangkaian LED Pengujian rangkaian LED dalam setiap warna lampu APILL dan Lampu Pejalan Kaki dilakukan untuk mengetahui kinerja rangkaian LED dengan supply tegangan 5V dan arus maksimal 20 mA dapat aktif dan menyala secara maksimal atau tidak. Pengujian juga


ditujukkan untuk mengetahui kebutuhan arus total dalam menyalakan atau mengaktifkan rangkaian LED pada setiap warna lampu pejalan kaki dan APILL. Pengujian rangkaian LED dilakukan dengan menguji setiap port input dari rangkaian driver menuju barisan LED yang tersusun secara paralel. Dengan diberikan tegangan com pada IC driver sebesar 12 V, dapat menyuplai rangkaian LED dengan total 12 buah LED yang dihubung secara paralel. Satu port rangkaian LED dengan arus total 0.056 A dapat mengaktifkan seluruh LED untuk 1 port rangkaian dengan LED 4 buah yang terhubung secara paralel dan 1 buha resistor sebesar 220 ohm. Arus maksimal menurut datasheet untuk pengaktifan LED sebesar 65 -75 mA (suggestion operating voltage). Maka menurut data tersebut rangkaian LED sudah bekerja dengan baik.

4.4.

Pengujian Accumulator Accumulator yang digunakan dalam sistem memiliki kapasitas tegangan keluaran

sebesar 12 V dan kapasitas arus keluaran sebesar 7.2 AH (ampere hour). Pengujian accumulator dilakukan untuk mendapatkan berapa lama waktu saat accu menyuplai sistem secara keseluruhan dengan kapasitas arus dan tegangan tersebut. Dengan kapasitas arus accu sebesar 7.2 AH accu dapat menyuplai sistem secara keseluruhan selama kurang lebih 4 hari. Arus total untuk pengaktifan rangkaian lampu LED adalah 0.056 A , dengan pengaktifan LED yang dilakukan secara bergantian, maka konsumsi arus untuk pengaktifan tersebut tidak akan boros. Dengan kapasitas arus keluaran accu sebesar 7.2 ampere hour , accu tersebut dapat menyuplai sebesar 7.2 ampere setiap jam (maksimal) untuk satu sistem. Namun dengan penggunaan pengaktifan LED secara bergantian dan konsumsi arus setiap LED sebesar 0.05 – 0.065 A maka dengan kapasitas accu sebesar 7.2 AH tersebut dapat menyuplai sekaligus menggantikan solar cell sebagai sumber energi selama kurang lebih 110.769 jam (dibulatkan menjadi 111 jam), yaitu sekitar 4 hari, jika digunakan selama 24 jam/1 hari. Maka dapat disimpulkan bahwa accu mampu untuk menggantikan panel surya sampai 4 hari lebih, karena penggunaan accu tidak digunakan selama 24 jam penuh untuk setiap 1 harinya.

4.5.

Pengujian Sistem Pengatur dengan Solar Cell Pengujian Sistem pengatur dengan sumber energi mandiri atau solar cell, dilakukan

pad apukul 14.30 WIB di ruangan terbuka (halaman kebun depan kos) dengan keadaan


cuaca yang cerah, dengan intensitas sinar matahari yang baik. Pengujian dilakukan dengan menggunakan solar cell sebagai supply dari sistem dan accu yang sedikit kosong. Tegangan output dari panel surya sebesar 12.19 V menyuplai sistem dan accu. Tabel 4.2. merupakan tabel pengambilan data tegangan rangkaian selektor yang telah disupply oleh sumber energi mandiri. Tabel 4.2. Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu APILL)

V.selektor 1 V selektor 2 V. Selektor 3

Ada orang (V) 5 0.4 390 mV

Tidak ada orang (V) 300 mV 0.4 5

VOUT Panel Surya 12.91 V

Pada Tabel 4.2. ditunjukkan data tegangan yang dihasilkan oleh panel surya dan rangkaian selektor yang merupakan tegangan pada rangkaian LED pada rangkaian kesatuan lampu APILL (merah, kuning, hijau). Dikarenakan accu yang digunakan hanya sedkit kosong maka untuk pengisian accu sampai penuh tidak diperlukan waktu yang lama dan tidak terlalu memebebani panel surya. Tegangan 5 V mengindikasikan logika high maka akan mengaktifkan lampu yang dihubungkan dengan selektor tersbeut. Selektor 1 merupakan rangkaian selektor untuk lampu APILL merah, selektor 2 untuk lampu APILL kuning, dan selektor 3 untuk lampu APILL hijau. Tabel 4.3. Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu Pejalan Kaki)

V.selektor 1 V.selektor 2 VOUT Panel Surya

Ada orang (V) 120 mV 5.09

Tidak ada orang (V) 5.23 1.7 12.85 V

Sedangkan pada Tabel 4.3. ditunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian selektor tidak begitu jauh berbeda dengan sistem yang lampu APILL. Tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya sedikit saja berubah, dikarenakan intensitas sinar matahari yang sedikit menurun (karena hari sudah mulai sore). Tegangan selektor 1 merupakan nilai untuk rangkaian LED lampu pejalan kaki berwarna merah dan selektor 2 adalah untuk rangkaian LED lampu pejalan kaki warna hijau. Ketika mendeteksi kehadiran


pejalan kaki maka tegangan selektor 1 akan bernilai low dan tegangan selektor 2 akan bernilai high. Panel surya dapat menyuplai tegangan untuk sistem dan pengisian accu sekaligus dengan tegangan yang stabil yaitu sekitar 12 V – 17 V (sesuai dengan spesifikasi pada Tabel 2.1). Dengan kapasitas 10 WP panel surya dapat mengoperasikan sistem pengatur, ditambah dengan bantuan oleh rangkaian SIPO (shift register) yang menghemat pengaktifan atau penyalaan lampu LED. SIPO membantu rangkaian LED untuk bisa menghemat energi dengan dilakukannya pergantian aktif lampu LED, namun dengan waktu yang cepat sehingga proses tersebut tidak terlihat oleh mata.

4.6.

Pembahasan Perangkat Lunak Program yang dirancang untuk sistem pengatur ini sama seperti pada peracangan di

diagram alir pada bab sebelumnya. Program sudah berfungsi, namun ada sedikit perubahan yang mengacu pada diagram alir di lampiran L5. Berikut di bawah ini akan dijelaskan secara terperinci setiap alur – alur program mulai dari inisialisasi.

4.6.1 Inisisalisasi Inisisalisasi program dimulai dengan menuliskan library yang dibutuhkan dalam sistem, yaitu timer, SPI dan lainnya. Seperti yang ditunjukkan oleh list program di bawah ini, library dari arduino uno untuk komunikasi, dan timer.

Inisialisasi timer digunakan sebagai penghitung waktu delay pada sistem, supaya hasil lebih maksimal dan baik maka digunakan timer sebagai counter timer (delay). Inisialisasi timer terdiri dari inisialisasi control dan count untuk penamaan setiap timer 5 detik, 20 detik, dan 30 detik. Setelah inisialisasi tersebut, dalam void setup dituliskan setting timer 1 dalam mikrokontroler.


Selain itu juga terdapat inisialisasi untuk port yang digunakan sebagai input dan output dan penamaan untuk setiap port yang digunakan tersebut.

4.6.2. Program Utama Dalam program utama terdapat diagram alir yang utama dan subrutin sensor pendeteksi kehadiran pejalan kaki. Pada program utama ini akan terjadi looping unutk pemanggilan setiap subrutin yang digunakan. Ketika terdapat pejalan kaki yang ingin menyebrang maka program utama akan memanggil subrutin sensor, dan kemudian sensor akan memberikan output yang akan diolah oleh bagian mikrokontroler tersebut.

Maka ketika sensor mendeteksi kehadiran pejalan kaki maka rangkaian LED yang aktif adalah bagian lampu pejalan kaki hijau dan lampu APILL merah.


Jika sensor tidak berfungsi dengan baik maka akan ada pilihan lain, yaitu tombol (push button) yang dapat menggantikan tugas sensor dalam mendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki). Di dalam program utama ini juga terdapat pengaturan pengiriman data pengaktifan lampu satu menuju lampu lainnya (di sisi satu jalan). Pengaturan komunikasi yang terjadi antara sistem pengatur 1 dengan 2 baru terjadi secara 1 arah, yaitu dari sistem pengatur 1 menuju sistem pengatur 2.

4.6.3. Subrutin Pengiriman Paket Data Subrutin pengiriman paket data akan dipanggil dalam program utama ketika sudah mengoperasikan terlebih dahulu perintah yang akan dikirimkan kemudian.


Bagian master yang bertugas untuk mengirimkan dan mengaktifkan LED untuk sistem pengatur 2 yang berada di sisi satu jalan lurus 2 arah. Paket data yang dikirimkan merupakaan data pengaktifan lampu LED yang akan dinyalakan, dan sesuai dengan timer yang ada (sesuai alur sistem).

4.6.4. Subrutin Sensor Infrared (Sensor Pendeteksi Orang) Subrutin sensor berisi insialisasi sensor dan pengenalan atau pembacaan output yang dihasilkan oleh sensor. Bagian subrutin sensor dipanggil dalam program utama secara kontinyu atau terus menerus, karena untuk mendeteksi kehadiran adanya pejalan kaki atau tidak.

Pemanggilan subrutin sensor bersifat kontinyu dan berulang – ulang, sehingga dapat mendeteksi kehadiran pejalan kaki dalam waktu apapun. Pembacaan hasil sensor dilakukan dengan perintah attach interrupts sebagai pendeteksi kehadiran pejalan kaki.

Ketika sensor sudah memberikan output kepada mikrokontroler maka sistem pengatur akan mulai beroperasi sesuai dengan apa yang telah dirancang pada bab sebelumnya.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan Dari hasil pengujian sistem pengatur lampu pejalan kaki portable dengan sumber

energi mandiri ini, didapatkan kesimpulan : 1.

Tegangan output Panel Surya atau solar cell memiliki perbedaan saat terbebani dan tidak terbebani.

2.

Tegangan output panel surya berbanding lurus dengan intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh panel.

3.

Panel surya mampu untuk menyuplai sistem pengatur sekaligus dengan pengisian accu (selama sekitar 6 jam).

4.

Jarak efisien untuk peletakan sensor infrared adalah 7 cm sampai dengan 45 cm.

5.

Rangkaian shift register dapat bekerja dengan baik, namun tegangan keluaran yang dihasilkan sedikit lebih kecil daripada datasheet.

6.

Rangkaian driver sudah dapat menyuplai rangkaian LED dengan tegangan keluaran yang sesuai dengan datasheet.

7.

Rangkaian LED dapat aktif dengan tegangan com driver sebesar 12 V dan arus sebesar 0.05 A.

8.

Accu dengan kapasitas 12 V dan 7.2 AH dapat menyuplai keseluruhan sistem selama kurang lebih 4 hari (111 jam).

5.2.

Saran Saran – saran untuk pengembangan sistem pengatur ini, yaitu :

1. Menyempurnakan sistem dengan sistem counting jumlah orang (pejalan kaki) yang akan menyebrang. 2. Menyempurnakan pengiriman data secara 2 arah dengan lebih baik, dan variasi baud rate yang berbeda.


DAFTAR PUSTAKA [1]

http://www.hubdat.dephub.go.id, undang – undang No. 22 Tahun 2009 tentang Lalu Lintas dan Angkutan Jalan, diakses tanggal 2 Januari 2013.

[2]

Mujahidin.,S.T.M.T., M dan Firman A.D.K ., 2013, Implementasi Panel Surya Pada Lampu Lalu Lintas yang Diterapkan di Simpang Malka Batam.

[3]

Bram, J.A., 2011, Rancang Bangun Prototipe Pengatur Lampu Lalu Lintas Memanfaatkan Sensor Tekan, Skripsi, Universitas Indonesia, Jakarta.

[4]

Nughraha, Ph.D.,T dan Didik S, Dipl.-Ing, Seri Sains Energi Terbarukan ENERGI SURYA.

[5]

Nusyirwan,ST.,M.Sc., D, Muh.M,ST.,MT dan Agustinus.S.,

Implementasi Panel

Surya yang Diterapkan pada DaerahTterpencil di Rumah Tinggal di Desa Sibuntuon, Kecamatan Habinsaran. [6]

Sidopekso,S dan I Made.A, 2011, Studi rancang bangun Solar charge controller dengan indikator arus, tegangan dan suhu berbasis mikrokontroler ATMEGA 8538., vol XI no 1.

[7]

Heri.,S.T.M.T, J, Pengujian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Solar Cell Kapasitas 50 WP.

[8]

Raharjo,P, 2013., Perancangan Sistem Hibrid Solar Cell – Baterai – PLN menggunakan PLC,Skripsi, Universitas Jember, Jember.

[9]

Kadir,A ,2013, Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino, ANDI Yogyakarta.

[10]

Daryanto., Drs, 2006, Pengetahuan Praktis Teknik Radio ,PT Bumi Aksara, Jakarta.

[11]

http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/ , diakses pada 15 nov 2015 pukul 15.49.

[12]

Sadewo,A.B, 2014,

Remote Unit denganRFM12-433S untuk Sistem Telemetri

Kualitas Air Kolam Ikan, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

80


[13]

-----------, 2006, RF12 Universal ISM Band FSK Transceiver, HOPE RF MICROELECTRONICS.

[14]

Murtianta,B., Modulator dan demodulator FSK, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.

[15]

Sulistiyono,T.Y.,2004, Komparasi sistem komunikasi serial multipoint pada robot management sampah menggunakan

I2C dan SPI, Skripsi, Universitas

Brawijaya,Malang. [16]

Hendriawan S.T.,M.T, A, Bambang.S dan Reesa A.,S.T.M.T, Aplikasi sistem wireless infrared untuk identitas parkir berlangganan, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya.

[17]

Widjanarka, Ir.W, 2006, Teknik Digital, Erlangga, Jakarta.

[18]

----------,2015, uln2803a Darlington Transistor Arrays, Texas Instruments.

[19]

Akbar, Z, 2012, Penentuan Ranking Berdasarkan Waktu Lomba Renang Pada Rangkaian Push Button Berbasiskan Mikrokontroler AT89S51, Skripsi, Univ Gunadarma, Depok.

[20]

Prabowo, P.S, Widyastuti, W, Harini, B.W, Martanto dan Tjendro, Makalah DATA LOGGER ENERGI LISTRIK UNTUK pembangkit listrik tenaga Angin PRODUKSI IBIKK TE USD

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI L1

LAMPIRAN



Hitungan teoritis lama pengisian accumulator kosong menggunakan solar cell

:

Berdasarkan persamaan 2.3, dapat dihitung lama pengisian accumulator dengan kapasitas 7.2 AH adalah sebagai berikut Ta =

=

. .

: = 12.41 Jam ≈ 12 Jam (pengisian accu oleh solar cell dari

keadaan benar – benar kosong).


Data Pengujian Solar Cell Tanpa Beban

10:19:08 10:19:20 10:19:32 10:19:44 10:19:56 10:20:08 10:20:20 10:20:32 10:20:44 10:20:56 10:21:08 10:21:20 10:21:32 10:21:44 10:21:56 10:22:08 10:22:20 10:22:32 10:22:44 10:22:56 10:23:08 10:23:20 10:23:32 10:23:44 10:23:56 10:24:08 10:24:20 10:24:32 10:24:44 10:24:56 10:25:08 10:25:20 10:25:32 10:25:44 10:25:56 10:26:08 10:26:20 10:26:32 10:26:44

Waktu 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016 15/4/2016

VOUT (V) 18,78 18,82 18,88 18,94 19,01 19,25 19,29 19,24 19,36 19,4 20,02 19,47 19,27 19,19 19,27 20,05 20,26 19,67 19,1 19,04 19,03 19,03 19,09 19,25 20 19,86 19,49 19,09 19 19,04 20,03 19,39 19,05 19,15 18,96 19,1 19,13 18,94 18,87

Keterangan tambahan : Tabel data pengujian lengkap terlampir dalam lampiran khusus dalam bentuk pdf di CD.


Data Solar Cell dengan Beban Waktu 10:19:17 24/04/2016 10:19:29 24/04/2016 10:19:41 24/04/2016 10:19:53 24/04/2016 10:20:05 24/04/2016 10:20:17 24/04/2016 10:20:29 24/04/2016 10:20:41 24/04/2016 10:20:53 24/04/2016 10:21:05 24/04/2016 10:21:17 24/04/2016 10:21:29 24/04/2016 10:21:41 24/04/2016 10:21:53 24/04/2016 10:22:05 24/04/2016 10:22:17 24/04/2016 10:22:29 24/04/2016 10:22:41 24/04/2016 10:22:53 24/04/2016 10:23:05 24/04/2016 10:23:17 24/04/2016 10:23:29 24/04/2016 10:23:41 24/04/2016 10:23:53 24/04/2016 10:24:05 24/04/2016 10:24:17 24/04/2016 10:24:29 24/04/2016 10:24:41 24/04/2016 10:24:53 24/04/2016 10:25:05 24/04/2016 10:25:17 24/04/2016 10:25:29 24/04/2016 10:25:41 24/04/2016 10:25:53 24/04/2016 10:26:05 24/04/2016 10:26:17 24/04/2016 10:26:29 24/04/2016 10:26:41 24/04/2016 10:26:53 24/04/2016

VOUT (V) 10.66 10.76 10.78 10.88 10.99 11.23 11.53 11.98 12.15 12.19 12.22 12.24 12.27 12.27 12.27 12.28 12.29 12.31 12.32 12.33 12.33 12.36 12.37 12.40 12.43 12.46 12.47 12.47 12.50 12.52 12.55 12.57 12.61 12.62 12.65 12.66 12.66 12.69 12.69

Arus (A) 0.50 0.50 0.49 0.49 0.49 0.51 0.51 0.49 0.49 0.49 0.49 0.50 0.50 0.48 0.50 0.49 0.51 0.50 0.50 0.50 0.50 0.47 0.50 0.51 0.49 0.48 0.47 0.50 0.49 0.49 0.49 0.48 0.47 0.51 0.50 0.50 0.49 0.46 0.49

Daya (P) 5.37 5.38 5.24 5.37 5.43 5.47 5.47 5.83 5.98 5.99 6.05 6.06 6.13 5.88 6.10 6.01 5.99 6.20 6.17 6.17 6.13 5.79 6.20 6.28 6.07 5.97 5.81 6.20 6.11 6.19 6.14 6.00 5.90 6.45 6.37 6.28 6.19 5.80 6.12

Keterangan tambahan : Tabel data pengujian lengkap terlampir dalam lampiran khusus dalam bentuk pdf di CD.


Jarak (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Data Pengujian Sensor Infrared (Bagian Receiver) Ada Pejalan Tidak Ada Pejalan Jarak Ada Pejalan Tidak Ada Pejalan Kaki (V) Kaki (V) (cm) Kaki (V) Kaki (V) 6.33 6.33 6.33 6.33 6.33 6.33 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03

6.33 6.33 6.33 6.33 6.33 6.33 6.33 6.42 6.41 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.43 6.43 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42

45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03

6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41 6.41


Data Pengujian Panel Surya Terhadap Keseluruhan Sistem Data ke - Vout (V) Arus (A) Daya (W) Data ke- Vout (V) Arus (A) 11.07 0.48 5.27 11.86 0.39 1 46 11.10 0.47 5.23 11.90 0.37 2 47 11.21 0.47 5.27 11.99 0.37 3 48 10.45 0.21 2.18 11.98 0.35 4 49 10.42 0.20 2.09 11.95 0.35 5 50 10.50 0.21 2.16 12.02 0.36 6 51 10.50 0.19 1.98 12.04 0.36 7 52 10.41 0.19 1.93 12.03 0.38 8 53 10.48 0.19 1.79 12.04 0.36 9 54 10.39 0.17 1.73 12.02 0.36 10 55 10.06 0.08 0.84 12.07 0.37 11 56 10.43 0.18 1.55 12.05 0.36 12 57 10.52 0.17 1.76 11.00 0.00 13 58 10.51 0.19 1.98 10.93 0.00 14 59 10.53 0.18 1.87 10.98 0.07 15 60 10.52 0.18 1.88 11.59 0.20 16 61 10.45 0.16 1.69 11.59 0.19 17 62 10.53 0.19 1.96 11.63 0.18 18 63 10.55 0.17 1.74 11.59 0.20 19 64 10.48 0.15 1.71 11.65 0.18 20 65 10.58 0.16 1.71 11.61 0.19 21 66 10.57 0.16 1.71 11.61 0.20 22 67 11.34 0.40 4.53 11.58 0.17 23 68 11.38 0.41 4.62 11.67 0.19 24 69 11.45 0.40 4.53 11.66 0.18 25 70 11.56 0.40 4.66 11.63 0.19 26 71 11.53 0.39 4.53 11.66 0.19 27 72 11.47 0.37 4.29 11.65 0.18 28 73 11.61 0.38 4.46 11.59 0.16 29 74 11.53 0.39 4.51 11.67 0.18 30 75 11.61 0.41 4.47 11.64 0.18 31 76 11.70 0.37 4.33 11.65 0.16 32 77 11.79 0.38 4.47 11.68 0.17 33 78 11.72 0.40 4.72 11.72 0.16 34 79 11.72 0.40 4.74 11.53 0.12 35 80 11.79 0.40 4.68 11.37 0.08 36 81 11.72 0.39 4.56 11.33 0.07 37 82 11.82 0.39 4.59 11.21 0.07 38 83 11.83 0.37 4.41 11.29 0.07 39 84 11.86 0.39 4.64 11.27 0.07 40 85 11.87 0.37 4.41 11.21 0.07 41 86 11.90 0.40 4.79 11.67 0.16 42 87 11.84 0.41 4.83 11.65 0.18 43 88 11.87 0.40 4.75 11.63 0.17 44 89 11.93 0.36 4.25 11.58 0.17 45 90

Daya (W) 4.66 4.42 4.45 4.14 4.24 4.31 4.35 4.56 4.30 4.39 4.48 4.32 0.00 0.00 0.76 2.35 2.19 2.04 2.34 2.15 2.16 2.28 1.95 2.25 2.16 2.24 2.18 2.11 1.82 2.05 2.09 1.91 1.98 1.84 1.33 0.92 0.76 0.76 0.82 0.75 0.75 1.88 2.05 1.95 1.95


A START TUNDA -1 INISIALISASI PORT I/O

N

TUNDA = 0 Y

INISIALISASI KOMUNIKASI

BACA STATUS / STATE SLAVE

SET DEFAULT MERAH SEMUA SELAMA 2 SEKON (MASTER)

SET TUNDA = 30 S

KIRIM S0 KE SLAVE APILL MERAH, PJL KAKI HIJAU APILL HIJAU,PJL KAKI MERAH (MASTER) KIRIM S3 KE SLAVE KIRIM S2 KE SLAVE

SETTING SENSOR ORANG

TUNDA -1

CEK SENSOR ORANG N

TUNDA = 0 BACA STATUS / STATE SLAVE

Y APILL KUNING, PJL KAKI MERAH 5 SEKON

Y

SENSOR ORANG AKTIF

CEK ORANG

N

CEK TOMBOL

Y

APILL HIJAU,PJL KAKI MERAH (MASTER) N

AKTIF

SET TUNDA 20 S KIRIM S2 KE SLAVE

A

END


Listing Program Keseluruhan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48.

#include <SPI.h> #define RFSS 9 #define RFIRQ 4 #include #include int lampu[14] = {1,2,4,8,16,32,64,128,64,32,16,8,4,2}; int rx = 2; //pin interrupt 0 int pb = 3; //pin interrupt 1 int DS = 13; // data led APILL int PJL = A0; // data led pjl kaki int latchPin = 5; // SHCP int clockPin = 6; // STCP int LR = 7; //bit enable merah APILL int LY = 8;//bit enable kuning int LG = 10;//bit enable hijau APILL int PR = 11;//bit enable merah pjl kaki int PG = 12;//bit enable hijau pjl kaki int bz = A2; //buzzer warning int s,t,i; char K,H,M; char Data; char buff[3]; //data enable yg dikirim master char paket[3]; // data yg diterima master mengenai sensor di slave volatile int counta; volatile int countb; volatile int countc; int controla = LOW; int controlb = LOW; int controlc = LOW; int r=0; //variabel hitung orang int a=0; int b=0; int c=0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(rx, INPUT); pinMode(pb, INPUT); pinMode(bz, OUTPUT); pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(DS, OUTPUT); //data biner apill pinMode(PJL, OUTPUT);//data biner pjl kaki pinMode(LR, OUTPUT); pinMode(LY, OUTPUT); pinMode(LG, OUTPUT); pinMode(PR, OUTPUT); pinMode(PG, OUTPUT); //kondisi awal default


49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94. 95. 96. 97. 98.

digitalWrite(LR, LOW);; //kondisi default digitalWrite(LY, LOW); digitalWrite(LG, HIGH); digitalWrite(PR, HIGH); digitalWrite(PG, LOW); cekkom(); //sensor infrared attachInterrupt(0, rutin, FALLING); //tombol attachInterrupt(1, rutin, FALLING); //inisialisasi timer cli(); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 49911; //65536-(40uS/ (1/16MHz*1024)) TCCR1B |= (1 << CS12)|(1 << CS10); //prescaler 1024 TIMSK1 |= (1 << TOIE1); //untuk enable timer1 overflow interrupt sei(); //enable semua interupsi } ISR(TIMER1_OVF_vect) // interupsi servis routine timer1 { TCNT1=49911; if(controla==HIGH) { counta++; if(counta==5) { a=1; counta=0; } } if(controlb==HIGH) { countb++; if(countb==20) { b=1; countb=0; } } if(controlc==HIGH) { countc++; if(countc==30) { c=1; countc=0; } } }


99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113. 114. 115. 116. 117. 118. 119. 120. 121. 122. 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129. 130. 131. 132. 133. 134. 135. 136. 137. 138. 139. 140. 141. 142. 143. 144. 145. 146. 147. 148.

void loop() { apill(); pejalan(); if(a==1)//setelah 5 detik melakukan : { digitalWrite(bz, LOW); digitalWrite(PG,LOW); digitalWrite(PR,HIGH); digitalWrite(LR, LOW); digitalWrite(LY,LOW); digitalWrite(LG,HIGH); Data = 'M'; controlb=LOW; controlc=LOW; kirim_kom(); a=0; } if(b==1) //setelah 20 detik melakukan : { digitalWrite(PR,LOW); digitalWrite(LG,LOW); digitalWrite(PG,HIGH); digitalWrite(bz, HIGH); digitalWrite(LR,HIGH); digitalWrite(LY,LOW); Data = 'H'; controlc=HIGH; kirim_kom(); b=0; } if(c==1)//setelah 30 detik melakukan : { digitalWrite(bz, LOW); digitalWrite(PG,LOW); digitalWrite(PR,HIGH); digitalWrite(LR, LOW); digitalWrite(LY,HIGH); Data ='K'; controla=HIGH; kirim_kom(); c=0; } } void rutin() { controlb=HIGH; } void pejalan() {


149. 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. 157. 158. 159. 160. 161. 162. 163. 164. 165. 166. 167. 168. 169. 170. 171. 172. 173. 174. 175. 176. 177. 178. 179. 180. 181. 182. 183. 184. 185. 186. 187. 188. 189. 190. 191. 192. 193. 194. 195. 196. 197. 198.

int s; for(s = 0; s<14; s++) { digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(PJL, clockPin, MSBFIRST, lampu[s]); digitalWrite(latchPin, HIGH); } } void apill() { for(t = 0; t<14; t++) { digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(DS, clockPin, MSBFIRST, lampu[t]); digitalWrite(latchPin, HIGH); } } //komunikasi void cekkom() { delay(500); SPI.setBitOrder(MSBFIRST); SPI.setDataMode(SPI_MODE0); SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8); SPI.begin(); pinMode(RFIRQ,INPUT); digitalWrite(RFIRQ, HIGH); pinMode(RFSS,OUTPUT); digitalWrite(RFSS, HIGH); Serial.begin(9600); } unsigned int RFtransfer(unsigned int data) { unsigned char nH, nL; unsigned int n; digitalWrite(RFSS,LOW); delay(1); nH=SPI.transfer(data/256); nL=SPI.transfer(data%256); delay(1); digitalWrite(RFSS,HIGH); n = (nH*256) + nL; return n; } void RFTXinit(void) { RFtransfer(0x0000); RFtransfer(0x80D8); RFtransfer(0x8208); RFtransfer(0xA640); RFtransfer(0xC657);


199. 200. 201. 202. 203. 204. 205. 206. 207. 208. 209. 210. 211. 212. 213. 214. 215. 216. 217. 218. 219. 220. 221. 222. 223. 224. 225. 226. 227. 228. 229. 230. 231. 232. 233. 234. 235. 236. 237. 238. 239. 240. 241. 242. 243. 244. 245. 246. 247. 248.

RFtransfer(0x94A0); RFtransfer(0xC2AC); RFtransfer(0xCA80); RFtransfer(0xCA83); RFtransfer(0xC49B); RFtransfer(0x9850); RFtransfer(0xE000); RFtransfer(0xC80E); RFtransfer(0xC000); } void RFRXinit(void) { RFtransfer(0x0000); RFtransfer(0x80D8); RFtransfer(0x82D8); RFtransfer(0xA640); RFtransfer(0xC657); RFtransfer(0x94A0); RFtransfer(0xC2AC); RFtransfer(0xCA80); RFtransfer(0xCA83); RFtransfer(0xC49B); RFtransfer(0x9850); RFtransfer(0xE000); RFtransfer(0xC800); RFtransfer(0xC000); } void RF12Open(void) { RFtransfer(0xB8AA); RFtransfer(0xB8AA); RFtransfer(0xB8AA); RFtransfer(0x8238); while(digitalRead(RFIRQ)); RFtransfer(0xB82D); RFtransfer(0xB8D4); } void RF12SendByte(unsigned char data) { while(digitalRead(RFIRQ)); RFtransfer(0xB800+data); } void RF12Close(void) { RFtransfer(0xB8AA); RFtransfer(0x82D8); } unsigned char RF12ReadByte(void) { unsigned char n;


249. digitalWrite(RFSS,LOW); 250. delay(1); 251. SPI.transfer(0xB0); 252. n=SPI.transfer(0); 253. delay(1); 254. digitalWrite(RFSS,HIGH); 255. return n; 256. } 257. void kirim_kom() { 258. //inisialisasi data yang dikirim 259. buff[0] = '&'; 260. buff[1] = Data; // data enable lampu mana yg nyala 261. buff[2] = '#'; 262. buff[3] = '\0'; 263. //ulang komunikasi, pengiriman menuju slave 264. char x; 265. for(i=0; i<3; i++) 266. { 267. RFTXinit(); 268. x = buff[i]; 269. RF12Open(); 270. RF12SendByte(x); 271. RF12Close(); 272. RFtransfer(0x8008); 273. } 274. //controld==HIGH; 275. Serial.println(buff); 276. } 277. //untuk terima data yg dikirim dari slave 278. void terima_kom(){ 279. String paket; 280. char x; 281. RFRXinit(); 282. while(paket[2] != '#'){ //tambahahin perintah clear string stlh cek terus data yg diterima 283. //paket.remove(3); 284. if(digitalRead(RFIRQ)==LOW) 285. { 286. x=RF12ReadByte(); 287. RFtransfer(0xCA80); 288. RFtransfer(0xCA83); 289. paket = paket + x; 290. } 291. } 292. Serial.print(paket); 293. //pengolahan data yang diterima dari slave 294. if(paket[1]=='Y'){ 295. controlb= HIGH; 296. } 297. }

SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAN KAKI PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI MANDIRI

Recommend Documents