PENGHEMATAN ENERGI UNTUK LAMPU DAN PENDINGIN RUANGAN (AC) MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO DAN METODE
DECISION TREE
SKRIPSI
ABDUL RASYID SIHOMBING 121402009
PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PENGHEMATAN ENERGI UNTUK LAMPU DAN PENDINGIN RUANGAN (AC) MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO DAN METODE
DECISION TREE
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi
ABDUL RASYID SIHOMBING 121402009
PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
iii
PERNYATAAN
PENGHEMATAN ENERGI UNTUK LAMPU DAN PENDINGIN RUANGAN (AC) MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO DAN
METODE DECISION TREE
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 13 Desember 2018
Abdul Rasyid Sihombing 121402009
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahu wa Ta‟ala, karena berkat rahmat dan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Tidak lupa shalawat beriring salam kepada baginda Rasulullah, Nabi Besar Muhammad Shallallahu „alaihi Wasallam, karena beliau-lah kita bisa merasakan nikmat Islam. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH., M.Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M.Sc selaku Ketua Program Studi S1 Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dani Gunawan, ST., MT selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi S1 Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Seniman, S.Kom., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, arahan dan saran kepada penulis.
6. Ibu Dr. Erna Budiarti Nababan, M.IT. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan motivasi kepada penulis.
7. Bapak Ainul Hizriadi S.Kom, M.Sc. Selaku Dosen Pembanding I dengan memberikan kritik dan saran dalam peyempurnaan skripsi ini.
8. Ibu Sarah Purnawati ST., M.Sc. Selaku Dosen Pembanding II dengan memberikan kritik dan saran dalam peyempurnaan skripsi ini.
9. Ayahanda Zainal Hamid Sihombing dan Ibunda Maslijar Fitri Pasaribu yang telah mendoakan dan memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
10. Adik-adik tercinta Aisya, Ahmad Rifai Sihombing dan Arief Hasan Sihombing yang telah memotivasi penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
11. Ulama-ulama dunia yang menginspirasi, Imam Syahid Hasan Al-Bana, As-Syaikh Sayyid Qutb, As-Syaikh Musthafa Masyhur, As-Syaikh Yusuf Al-Qardhawi, Gurunda Abdul Shomad Lc., M.A., Gurunda Adi Hidayat Lc.,M.A., Gurunda Yahya Zainul Ma‟Arif.
12. Asatidz/asatidzah yang sudah mengajari penulis banyak hal tentang islam dan dakwah. khususnya pada Ustadz Abdi, Ustadz Sandi, Ustadz Arbi, Ustadz Riki, Ustadz Nugra.
13. Teman-teman pemimpin masa lalu Zul, Arief, Arif, Araf, Antasari, Abdurrahman, Arsandi, Furqan, Yusuf, Ida, Tika, Tari, sebagai pejuang dakwah, serta seluruh teman-teman angkatan 2012 program studi Teknologi Informasi yang selalu mengingatkan dan memberikan dukungan penulis untuk menyelesaikan skripsi dan bersama dalam perjuangan penulisan/penyelesaian skripsi.
v
Semoga Allah SWT melimpahkan berkah kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
vi
ABSTRAK
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting dan tidak dapat dimusnahkan dan dilepaskan dari kebutuhan sehari-hari. Hampir semua pekerjaan manusia membutuhkan energi listrik. Kekurangan energi listrik dapat mengganggu aktivitas sehari-hari, hal ini disebabkan oleh perilaku masyarakat yang didorong oleh perkembangan teknologi yaitu peralatan elektronik pada rumah tangga untuk itu perlu dilakukan penghematan energi listrik. Pada penelitian ini, penulis mengusulkan untuk menggunakan metode decision tree sebagai upaya untuk melakukan penghematan energi listrik yaitu pada lampu dan pendingin ruangan (AC).
Decision tree (pohon keputusan) adalah sebuah metode yang digunakan dalam pengambilan keputusan menjadi lebih sederhana dengan menghilangkan sebagian data yang tidak diperlukan tanpa menghilangkan nilai yang ingin disimpulkan dari data tersebut. Sistem pada pendingin ruangan (AC) akan menerima perintah melalui inframerah yang di pasang pada alat, berdasarkan kondisi suhu pada ruangan yaitu ketika suhu ruangan 26oC atau lebih AC menurunkan suhunya, ketika 25oC – 23oC maka AC akan tetap, dan ketika telah mencapai 22oC maka AC akan otomatis mati.
Sistem pencahayaan diatur pada keadaan lux 250 cocok untuk ruang kerja dan juga ruang belajar.
Kata Kunci : Energi Listrik, Arduino, Lampu, Pendingin Ruangan, Decision Tree.
vii
ENERGY SAVING FOR LIGHTS AND AIR CONDITIONING (AC)USING ARDUINO MICROCONTROLLERS AND DECISION TREE
METHODOLOGY
ABSTRACT
Electrical energy is one of the most important human needs and cannot be removed from daily needs. Almost all human work requires electrical energy. The shortage of electrical energy can interfere with daily activities because human needs are driven by technological developments, namely electronic equipment in households. For this reason, it is necessary to save electricity. In this study, the author proposes to use the decision tree method as an effort to save electricity, namely the lights and air conditioner (AC). Decision tree is a method used in decision making to simplify the decision by removing part of the data that is not needed without removing the value from the data. The system on the Air conditioner (AC) will receive commands via infrared which are installed on the device based on the condition of the temperature in the room. When the temperature is 26oC or more, AC decreases its temperature, when it‟s 25oC - 23oC the AC will remain, and if it reaches 22oC, the AC will turn off automatically. The lighting system is set in a lux 250 condition suitable for workspaces and also study rooms.
Keywords: Electrical Energy, Arduino, LED Lamp, Air Conditioning, Decision Tree.
viii
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ii
Pernyataan iii
Ucapan Terima Kasih iv
Abstrak vi
Abstract vii
Daftar Isi viii
Daftar Tabel x
Daftar Gambar xi
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 3
1.3 Tujuan Penelitian 4
1.4 Batasan Masalah 4
1.5 Manfaat Penelitian 4
1.6 Metodologi Penelitian 4
Bab 2 Landasan Teori
2.1 Mikrokontroler 6
2.2 DHT22 9
2.3 Sensor LDR (Light Dependent Resistor) 11
2.4 Pyro-electric (PIR) 14
2.5 Liquid Cristal Display (LCD) 16
2.6 Decision Tree (Pohon Keputusan) 17
2.7 Penelitian Terdahulu 21
Bab 3 Analisis dan Perancangan
3.1 Arsitektur Umum 24
ix
3.2 Perancangan Hardware 25
3.3.1 Perancangan Arduino Uno R3 dengan Sensor PIR,LDR dan DHT11 25 3.3.2 Perancangan Arduino Uno R3 dengan LCD, AC dan Lampu 27
3.3 Diagram Alur Sistem 29
3.4 Standarisasi Pencahayaan Ruangan dan Suhu pada ruangan berdasarkan SNI 30
3.4.1 Pencahayaan Ruangan 30
3.4.2 Suhu Ruangan 32
3.5 Alat dan Bahan 32
3.6 Pengujian Decision Tree Pada Sistem Otomasi 33 Bab 4 Implementasi dan Pengujian
4.1 Implementasi Sistem 35
4.2 Pengujian Kinerja Sistem 35
4.2.1 Pengujian pada Sensor PIR 35
4.2.2 Pengujian Sensor DHT11 38
4.2.3 Pengujian LCD 40
4.2.4 Pengujian pada LDR dan Lampu 40
4.2.5 Pengujian pada AC Ruangan 41
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 43
5.2 Saran 44
Daftar Pustaka 45
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Klasifikasi Pengguna Komputer 20
Tabel 2.2 Penelitian Terdahulu 22
Tabel 3.1 SNI Intensitas Cahaya di Ruangan 30
Tabel 3.2 Tingkat Nyaman Suhu Ruangan 32
Tabel 3.3 Alat dan Bahan 32
Tabel 3.4 Kondisi Suhu dan Keputusan AC 33
Tabel 3.5 Kondisi Cahaya dan Keputusan Lampu 34
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Lampu 41
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Konsumsi Energi Listrik AC (Air Conditioner) 42
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Arsitektur Mikrokontroler ATmega 328 7
Gambar 2.2 Port ATmega238 8
Gambar 2.3 DHT22 10
Gambar 2.4 Program Sketsa Arduino 11
Gambar 2.5 Sensor LDR 12
Gambar 2.6 Sensor Pyro-electric (PIR) 14
Gambar 2.7 Sensor Pyro-electric (PIR) Elemen Tunggal 15 Gambar 2.8 Sensor Pyro-electric (PIR) Elemen Ganda 15
Gambar 2.9 Bentuk Fisik LCD 17
Gambar 2.10 Model Pohon Keputusan 19
Gambar 2.11 Klasifikasi Decision Tree 21
Gambar 3.1 Arsitektur Umum 24
Gambar 3.2 Arduino Uno dengan Sensor PIR 25
Gambar 3.3 LDR pada Arduino 26
Gambar 3.4 Arduino dengan DHT11 26
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino dengan LCD 27
Gambar 3.6 Rangkaian AC pada Arduino 28
Gambar 3.7 Rangkaian Lampu pada Arduino 28
Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem Otomasi 29
Gambar 3.9 Penerapan Decision Tree Pada AC 33
Gambar 3.10 Penerapan Decision Tree pada Lampu 34
Gambar 4.1 Sensor PIR pada Arduino R3 36 Gambar 4.2 Simulasi Masuk 36
Gambar 4.3 Simulasi Keluar 37
Gambar 4.4 DHT11 pada Rangkaian Arduino R3 39
Gambar 4.5 Tampilan Suhu dan Kelembaban pada LCD 39 Gambar 4.6 Tampilan LCD pada Rangkaian Arduino R3 40
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting dan tidak dapat dimusnahkan dan dilepaskan dari kebutuhan sehari-hari. Hampir semua pekerjaan manusia membutuhkan energi listrik. Kekurangan energi listrik dapat mengganggu aktivitas sehari-hari. Untuk itu kesinambungan dan ketersediaan energi listrik harus dipertahankan. Di Indonesia sendiri kebutuhan energi listrik semakin meningkat karena dilihat dari pertumbuhan jumlah penduduk dan kemajuan informasi dan teknologi.
Indonesia merupakan Negara yang terboros dalam pemakaian listrik di ASEAN. Data ASEAN Center for Energy (ACE) juga menyebutkan, Indonesia merupakan Negara yang memiliki potensi paling besar untuk melakukan penghematan tenaga listrik akibat tingkat pemborosan energi listik yang relatif tinggi selama ini. Pasokan listrik di Indonesia sendiri kini dalam status siaga karena cadangan yang tersisa tidak banyak tersedia. Penggunaan tenaga listrik biasanya lebih banyak digunakan di gedung-gedung besar seperti gedung kantoran, pabrik, hotel, dan juga termasuk Universitas-universitas yang menggunakann energi listrik berkapasitas besar.
Peningkatan penggunaan energi listrik dapat dijadikan sebagai indikator meningkatnya kemakmuran suatu masyarakat. Namun jika penggunaan tenaga listrik yang sangat berlebihan juga dapat berdampak negatif bagi kita sendiri atau masyarakat luas. Oleh karena itu kita harus melakukan penghematan energi listrik karena dapat keuntungan juga seperti hematnya biaya, meningkatkan nilai lingkungan, keamanan negara, keamanan pribadi, serta kenyamanan hidup.
Gaya hidup masyarakat saat ini khususnya rumah tangga di Sumatera Utara yaitu Medan yang dipenuhi dengan peralatan dan barang-barang elektronik pada rumah tangga. Hal ini disebabkan oleh perilaku masyarakat yang didorong oleh
2
perkembangan teknologi yaitu peralatan elektronik pada rumah tangga seperti:
ac, televisi, kulkas, mesin cuci, computer, laptop, hp, dispencer, rice cooker, setrika, lampu, kipas, hair dryer, dan blender. Semakin tinggi penggunaan listrik rumah tangga maka akan besar pula biaya yang di keluarkan serta mempercepat habisnya energi listrik tersebut.
Adapun beberapa tips untuk menghemat listrik yang dapat dilakukan adalah menyalakan lampu seperlunya pada ruangan, atur serta sesuaikan suhu AC sesuai luas ruangan dan banyaknya orang, penggunaan mesin cuci sesuai kapasitas, ketika siang hari manfaatkan sinar matahari semaksimal mungkin untuk menyinari ruangan, gunakan lampu hemat energi dan lain-lain. Untuk dapat melaksanakan tips tersebut dengan baik tetap dikontrol oleh masyarakat itu sendiri. Jika masyarakat sendiri tidak disiplin dan tidak konsisten melaksanakannya maka penggunaan listrik juga tidak dapat dihemat.
Pengalaman peneliti sebelumnya yang telah membahas tentang penghematan listrik adalah Nesy Syafitri N. dengan melakukan Simulasi Sistem Untuk Pengontrolan Lampu dan Air Conditioner Dengan Menggunakan Logika Fuzzy.
Dalam laporan tersebut diketahui bahwa simulasi untuk pengontrolan banyak lampu yang menyala pada sebuah ruangan dapat mengatur pemakaian lampu dengan baik. Berkurangnya jumlah pemakaian lampu secara otomatis dapat mengurangi pemakaian listrik. Simulasi untuk pengontrolan Temperatur AC juga dapat mengatur suhu AC dengan lebih fleksibel sesuai dengan kondisi yang terjadi dalam ruangan. Penelitian lain yang dilakukan oleh Supriyono, Supriyono memaparkan sistem yang dibangun dapat membantu proses efisiensi dalam rangka hemat listrik. Intensitas cahaya semakin besar dan suhu semakin besar kebutuhan daya listrik semakin kecil.
Berdasarkan pengamatan diatas penelitian ini bertujuan untuk medapatkan hasil yang lebih baik lagi. Pada penelitian ini, penulis mengusulkan untuk menggunakan metode decision tree sebagai upaya untuk melakukan penghematan energi listrik yaitu pada lampu dan pendingin ruangan (AC). Ada beberapa keunggulan metode decision tree yaitu Daerah pengambilan keputusan yang sebelum nya kompleks dan sangat global, dapat di ubah menjadi lebih simple dan spesifik, Mengeliminasi perhitungan-perhitungan yang tidak diperlukan, karena tidak menggunakan metode pohon keputusan maka simple di uji hanya
3
berdasarkan kriteria atau kelas tertentu. Fleksibel untuk memilih fitur dari internal node yang berbeda, fitur yang dipilih akan membedakan suatu kriteria dibandingkan kriteria yang lain dalam node yang sama. Kefleksibelan metode pohon keputusan ini meningkatkan kualitas keputusan yang dihasilkan jika dibandingkan ketika menggunakan metode penghitungan satu tahap yang lebih konvensional. Dalam analisis multivatiat, dengan kriteria dan kelas yang jumlahnya sangat banyak, seorang penguji biasanya perlu untuk mengestimasikan baik itu distribusi dimensi tinggi ataupun parameter tertentu dari distribusi kelas tersebut. Metode pohon keputusan dapat menghindari munculnya permasalahan ini dengan menggunakan kriteria yang jumlahnya lebih sedikit pada setiap node internal tanpa banyak mengurangi kualitas keputusan yang dihasilkan. Maka dapat disimpulkan bahwa Decision tree (pohon keputusan) adalah sebuah metode yang digunakan dalam pengambilan keputusan menjadi lebih sederhana dengan menghilangkan sebagian data yang tidak diperlukan tanpa menghilangkan nilai yang ingin disimpulkan dari data tersebut. Oleh karena itu penulis mengajukan proposal penelitian dengan judul “Penghematan Energi Untuk Lampu dan Pendingin Ruangan (AC) Menggunakan Mikrokontroler Arduino dan Metode Decision Tree”.
1.2 Rumusan Masalah
Gaya hidup masyarakat saat ini khususnya rumah tangga di Sumatera Utara yaitu Medan yang dipenuhi dengan peralatan dan barang-barang elektronik pada rumah tangga. Hal ini disebabkan oleh perilaku masyarakat yang didorong oleh perkembangan teknologi yaitu peralatan elektronik pada rumah tangga seperti: ac, televisi, kulkas, mesin cuci, computer, laptop, hp, dispencer, rice cooker, setrika, lampu, kipas, hair dryer, dan blender. Semakin tinggi penggunaan listrik rumah tangga maka akan besar pula biaya yang di keluarkan serta mempercepat habisnya energi listrik tersebut.
1.3 Tujuan Penelitian
4
Tujuan dari skripsi ini adalah membuat suatu sistem otomasi untuk lampu dan pendigin ruangan (AC) menggunakan mikrokontroler arduino dan metode decision tree.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, Ruang Lingkup permasalahan akan dibatasi pembahasannya yaitu :
1. Penghematan enegri listrik rumah tangga hanya mencakup lampu dan pendingin ruangan (AC).
2. Sensor Pir hanya dapat membaca orang yang masuk dan keluar secara satu per satu apabila ada yang keluar atau masuk secara bersamaan dianggap satu orang saja.
3. Perancangan alat menggunakan mikrokontroler ATmega 328 berbasis Arduino uno
4. Perancangan alat berupa simulasi dan miniatur ruangan.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari skripsi ini adalah :
1. Dapat menghemat biaya dan juga pemakaian energi listrik.
2. Memberikan Informasi kondisi sebuah ruangan berupa suhu dan cahaya di dalam ruangan.
1.6 Metodologi Penelitian
Penulisan ini menggunakan gabungan dari beberapa metode, yaitu : 1. Metode Studi Literatur/Studi Pustaka
Metode studi literature dilakukan dengan cara mencari informasi yang terkait dalam pembuatan penulisan dan penelitian, seperti pencarian sumber buku yang terkait dengan materi, sumber internet, jurnal, makala, video dan sumber lainnya dalam penulisan dan penelitian ini.
2. Pengambilan Data dan Studi Analisis
Melakukan pengambilan data sehingga dapat dianalisis terhadap masalah yang dikaji dalam penulisan dan penelitian ini, mendefinisikan
5
batasan-batasan dalam masalah tersebut serta mencari cara atau solusi untuk menyelesaikannya.
3. Perancangan dan Implementasi
Tahap konseptualisasi untuk perancangan dan implementasi alat sistem otomasi lampu dan pendingin ruangan menggunakan Arduino dan 3 (tiga) buah sensor untuk mengetahui kadar cahaya, suhu, dan juga ada tidaknya aktivitas manusia didalam sebuah ruangan.
4. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Pada tahap ini penulis mendokumentasikan hasil analisis dan implementasi secara tertulis dalam bentuk laporan skripsi.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler
Suatu system mikrokontroler dapat didefiniskan sebagai sistem komputer yang lengkap termasuk sebuah CPU, memori, osilator clock, dan I.O dalam suatu rangkaian terpadu, jika sebagian elemen di hilangkan, maka chip ini akan disebut mikroprosesor. Dalam sistem mikrokontroler, piranti input yang paling umum adalah keyboard, keypad kecil dan saklar. Hampir semua input mikrokontroler hanya dapat memproses signal input digital dengan tegangan yang sama dengan dengan tegangang logika dari sumber. Level nol disebut dengan VSS dan tenggang positif 12, sumber (VDD) umumnya adalah 5 volt. Sistem mikrokontoler mempunyai output seperti lampu, motor, relay, atau beban-beban yang lain.
CPU atau mikroprosesor adalah otak dari sistem computer, pekerjaan utama dari CPU adalah mengerjakan program yang terdiri atas intruksi-intruksi yang di program oleh programmer, membaca informasi dan menulis ke memori, dan untuk menulis informasi ke output. Dalam mikrokontroler pada umumnya adalah satu progam yang bekerja dalam satu aplikasi. Sistem computer menggunakan osilator clock untuk memicu CPU untuk mengerjakan satu intruksi ke intruksi berikutnya dalam alur yang berurutan. Ada beberapa macam tipe dari memori computer untuk beberapa tujuan yang berbeda dalam sistem computer. Tipe dasar yang sering ditemui dalam mikrokontoler adalah ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Acces Memory). ROM digunkan sebagai media penyimpanan program dan data permanen yang tidak boleh berubah meskipun tidak ada tegangan yang diberikan pada mikrokontroler. RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan data sementara dan hasil kalkulasi selama proses operasi. Beberapa mikrokontroler mengikut sertakan tipe lain dari memori seperti EPROM)
(Electrically Programable Read Only Memory) dan EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory
Mikrokontroller ATmega 328
ATmega 328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATmega 8 ini antara lain ATmega 8535, ATmega 16, ATmega 328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah ukuran memory, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATmega 328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas.
Namun untuk segi memory dan periperial lainnya ATmega 328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATmega 8535, ATmega 32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler tersebut.
Gambar 2.1 Arsitektur Mikrokontoler ATmega 328 (widuri, 2014)
Port ATmega 328
ATmega 328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai peripheral lainnya.
8
Gambar 2.2 Port ATmega 328 (widuri, 2014)
a. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu Port B juga dapat memiliki fungsi alternatif sebagai berikut : 1. ICP (PB0), berfungi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
2. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulator).
3. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
4. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
5. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontoler.
9
b. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat di fungsikan sebagi input/output digital. Fungsi alternatif Port C antara lain sebagai berikut :
1. ADC 6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital.
2. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada Port C.
I2C digunakan untuk kombinasi dengan sensor atau device lain yang memiliki kombinasi data tipe I2C seperti pada penggunaan LCD I2C.
c. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternative dibawah ini :
1. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data kombinasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
2. Interrup (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
3. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.
4. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
5. AIN0 dan AIN1 keduanyaa merupakan masukan input untuk analog comparator.
2.2 DHT22
DHT22 adalah sensor suhu dan kelembaban digital yang menghasilkan sinyal digital yang dikalibrasi. Berkat teknologi akuisisi modul digital khusus dan
10
teknologi penginderaan kelembaban dan suhu yang diterapkan pada modul ini, DHT22 hadir dengan keandalan yang sangat tinggi dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik. DHT22 mencangkup sensor kelembaban kapasitif dan elemen pengukur suhu NTC yang terhubung ke mikrokontroler 8-bit berkinerja tinggi, menghasilkan kualitas yang sangat baik, waktu respon super cepat, kemampuan anti-interferensi yang kuat dan sangat hemat biaya. Dibandingkan dengan sensor suhu dan sensor SHT10, DHT22 menikmati presisi yang lebih tinggi dan harga lebih rendah, menjadikannya pilihan ideal untuk rentang harga pertengahan, suhu kinerja tinggi & sensor kelembaban. Jika digunakan bersamaan dengan papan ekspansi arduino, anda akan mudah mendapatkan interaksi kolerasi antara persepsi suhu dan kelembaban.
Gambar 2.3 DHT22(Reichelt, 2016)
DHT22 sensor suhu dan kelembaban digital, dirancang untuk interface sensor analog. Interface analog digunakan sebagai digital yang tidak akan menempati interface digital lainnya di arduino. Dapat juga menggunakan kabel analog-ke- digital-converting untuk menghubungkan DHT22 ke interface digital.
Spesifikasi :
Kapasitas tegangan : 5 Volt
11
Rentang suhu : -40 s/d 80 ℃ /resolution 0.1 ℃ / error <± 0,5 ℃
Kelembaban Range : 0-100% RH / resolution 0.1 % RH/ error ± 2% RH Waktu respon suhu : kondisi : 1/e (63%) Min 6s Max 20s
Respon kelembaban rime : kondisi : 1/e (63%) 25 ℃, 1 m/s di udara Urutan Interface : VCC, GND, S
Ukuran : 38 x 20 mm
Gambar 2.4 Program Sketsa Arduino (Widuri, 2014) 2.3 Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari
12
cadmium sulfide yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berubah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya.
Resistannya LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10 mΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rankaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Symbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar berikut.
Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Gambar 2.5 Sensor LDR (Awamsuck, 2014)
Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :
Sensor pada rangkaian saklar cahaya
Sensor pada lampu otomatis
Sensor pada alarm brankas
Sensor pada tracker cahaya matahari
Sensor pada kontrol arah solar cell
Sensor pada robot line follower
Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) sebagai sensor cahaya.
13
Karakteristik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut :
Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.
Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik (TEDC,1998)
Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han
14
semikonduktor seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah men-galami penurunan.
2.4 Pyro-electric (PIR)
Sensor pyro-electric atau biasa disebut dengan sensor pasif infrared (PIR), adalah sensor yang mendeteksi perubahan radiasi panas (infrared) dan mengubahnya menjadi output tegangan. Sesuai dengan namanya, sensor ini tidak memerlukan pemancar infrared secara khusus, melainkan hanya menerima pancaran infrared dari berbagai sumber yang bergerak, dalam hal ini adalah manusia. Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut.
Gambar 2.6 sensor Pyro-electric (PIR) (Lantis, 2017)
Sensor ini terbuat dari elemen yang terbuat dari bahan keramik bersifat ferroelectric, yaitu Polyethilene Zirconate Titanate (PZT). Sensor pyro-electric ini berdasakan jumlah elemennya terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :
Sensor pyro-electric elemen tunggal
Sensor pyro-electric elemen ganda 1. Sensor pyro-electric elemen tunggal
Cara kerja sensor jenis ini adalah apabila terdapat sumber radiasi panas bergerak didalam daerah yang dipantau oleh sensor, maka perubahan energi sinar infrared yang diakibatkan oleh perbedaan temperatur antara sumber dengan latar
15
belakangnya dideteksi oleh sensor. Perubahan energy sinar infrared tersebut di konversikan menjadi panas oleh film pada permukaan electrode elemen, sehingga menyebabkan perubahan temperature pada elemen. Perubahan temperatur ini menghasilkan arus lirtrik yang mengalir melalui resistor Rg, sebuah resistor penghubung antara electrode, sehingga tegangan timbul pada resistor ini.
Gambar 2.7 sensor pyro-electric (PIR) Elemen Tunggal 2. Sensor pyro-electric elemen ganda
Sensor pyro-electric elemen ganda terdiri dari 2 elemen, masing-masing berukuran 2x1 mm yang dihubungkan secara seri dengan polaritas saling berkebalikan. Cara kerja sensor pyro-electric jenis ini adalah sebagai berikut : a. Jika terdapat energi sinar infrared melintasi 2 elemen secara berurutan, maka akan dihasilkan sinyal-sinyal positif dan negatif. Sinyal output mempunyai tegangan puncak ke puncak dengan daerah lebar.
b. Jika kedua elemen yang polaritasnya saling berlawanan menerima energi sinar infrared secara simultan, maka tidak akan dihasilkan sinyal output, karena sinyal dengan polaritas positif dan negatif saling meniadakan.
Gambar 2.8 sensor pyro-electric (PIR) elemen ganda Sensor pyro-electric jenis ini memiliki keuntungan :
16
Mencegah terjadinya kesalahan operasi yang disebabkan oleh sumber cahaya luar, seperti cahaya matahari, yang mengandung energi sinar infrared.
Mencegah terjadinya kesalahan operasi yang disebabkan oleh getaran pada sensor.
Memiliki ketahanan yang tinggi terhadap temperatur lingkungan yang bervariasi.
2.5 Liquid Cristal Display (LCD)
Liquid Cristal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan.
LCD adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS Logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada disekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari backlight. LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka atupun grafik (Abdul Kadir, 2013:196) Material LCD adalah lapisan dari campuran organic antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elekroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silidris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertical depan dan polarizer cahaya horizontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflector. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang di aktifkan telihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin di tampilkan.
Dalam modul LCD terdapat mikrokontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD. Mikrokontroller pada suatu LCD dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan mikrokontroller internal LCD adalah :
Display Data Random Access Memory (DDRAM) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
Character Generator Random Access Memory (CGRAM) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
Character Genertor Read Only Memory (CGROM) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimaana pola tersebut merupakan karakter
17
dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrik pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mengambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CDROM.
Register control yang terdapat dalam sauatu LCD diantaranya adalah :
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroller ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah : 1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunaakan LCD dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroller dengan lebar data 8 bit.
2. Pin RS (register select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk. Aapakah data atau perintah. Logika low menunjukkan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukkan data.
3. Pin R/W (read write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
4. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 KΩ, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tergangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Gambar 2.9 Bentuk Fisik LCD (Cytron, 2014)
18
2.6 Decision Tree (Pohon Keputusan)
Pohon Keputusan atau dikenal Dengan Decision Tree adalah salah satu metode klasifikasi yang menggunakan representrasi suatu struktur pohon yang berisi alternatif-alternatif untuk pemecahan suatu masalah. Pohon ini juga menunjukkan faktor-faktor yang mempengaruhi hasil alternatif dari keputusan tersebut disertai dengan estimasi hasil akhir bila kita mengambil keputusan tersebut. Peranan pohon keputusan ini adalah sebagai Decision Support Tool untuk membantu manusia dalam mengambil suatu keputusan. Manfaat dari Decision Tree adalah melakukan break down proses pengambilan keputusan yang kompleks menjadi lebih simple sehingga orang yang mengambil keputusan akan lebih menginterpretasikan solusi dari permasalahan. Konsep yang digunakan oleh decision tree adalah mengubah data menjadi suatu keputusan pohon dan aturan- aturan keputusan (rule).
Decision tree menggunakan struktur hierarki untuk pembelajaran suvervised.
Proses dari decision tree dimulai dari root node hingga leaf node yang dilakukan secara rekursif. Dimana setiap percabangan menyatakan suatu kondisi yang harus dipenuhi dan pada setiap ujung pohon menyatakan kelas dari suatu data.
Paada decision tree terdiri dari tiga bagian yaitu : 1. Root node
Node ini merupakan node yang terletak paling atas dari suatu pohon.
2. Internal node
Node ini merupakan node percabangan, hanya terdapat satu input serta mempunyai minimal dua output.
3. Leaf node
Node ini merupakan node akhir, hanya memiliki satu input, dan tidak memiliki output.
Kelebihan dan Kekurangan Decision Tree (Pohon Keputusan)
Kelebihan :
1. Daerah pengambilan keputusan yang sebelum nya kompleks dan sangat global, dapat di ubah menjadi lebih simple dan spesifik.
19
2. Eliminasi perhitungan-perhitungan yang tidak diperlukan, karena tidak menggunakan metode pohon keputusan maka simple di uji hanya berdasarkan kriteria atau kelas tertentu.
3. Fleksibel untuk memilih fitur dari internal node yang berbeda, fitur yang dipilih akan membedakan suatu kriteria dibandingkan kriteria yang lain dalam node yang sama. Kefleksibelan metode pohon keputusan ini meningkatkan kualitas keputusan yang dihasilkan jika dibandingkan ketika menggunakan metode penghitungan satu tahap yang lebih konvensional
4. Dalam analisis multivatiat, dengan kriteria dan kelas yang jumlahnya sangat banyak, seorang penguji biasanya perlu untuk mengestimasikan baik itu distribusi dimensi tinggi ataupun parameter tertentu dari distribusi kelas tersebut. Metode pohon keputusan dapat menghindari munculnya permasalahan ini dengan menggunakan kriteria yang jumlhnya lebih sedikit pada setiap node internal tanpa banyak mengurangi kualitas keputusan yang dihasilkan.
Kekurangan :
1. Terjadi overlap terutama ketika kelas-kelas dan kriteria yang digunakan jumlahnya sangat banyak, Hal tersebut juga dapat menyebabkan meningkatnya waktu pengambilan keputusan dan jumlah memori yang diperlukan.
2. Pengakumulasi jumlah eror dari setiap tingkat dalam sebuah pohon keputusan yang besar.
3. Kesulitan dalam mendesain pohon keputusan yang optimal
4. Hasil kualitas keputusan yang didapat dari metode pohon keputusan sangat tergantung pada bagaimana pohon tersebut didesain.
Model Pohon Keputusan
Pohon keputusan adalah model prediksi menggunakan struktur pohon atau truktur berhirarki. Contoh dari pohon keputusan dapat dilihat dari gambar berikut:
age ?
< = 30 31…40
>40
20
Gambar 2.10 Model Pohon Keputusan (Pramudiono, 2008)
Disini setiap pencabangan menyatakan kondisi yang harus dipenuhi dan tiap ujung pohon menyatakan kelas data. contoh pada gambar di atas adalah identifikasi pembeli komputer, dari pohon keputusan tersebut diketahui bahwa salah satu kelompok yang potensial membeli komputer adalah orang yang berusia dibawah 30 tahun dan juga pelajar. setelah sebuah pohon keputusan dibangun maka dapat digunakan untuk mengklasifikasikan record yang belum ada kelasnya. Dimulai dari node root, menggunakan tes terhadap atribut record yang belum ada kelasnya tersebut lalu mengikuti cabang yang sesuai dengan hasil dari tes tersebut, yang akan membawak kepada internal node dengan cara harus melakukan tes lagi terhadap atribut atau node daun Record yang kelasnya tidak diketahui kemudian diberikan tes yang sesuai dengan kelas yang ada pada node daun. Pada pohon keputusan setiap simpul daun menandai label kelas. Proses dalam pohon keputusan yaitu mengubah bentuk data (tabel) menjadi model pohon (tree) kemudian mengubah mode pohon tersebut menjadi aturan (rule).
Contoh : Diketahui data pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Klasifikasi Pengguna Komputer (Pramudiono, 2008)
age income student Credit_rating Buys_computer
<= 30 High No Fair no
<= 30 High No Excellent no
31…40 High No Fair yes
>40 Medium No fair Yes
>40 Low Yes Fair Yes
>40 Low Yes Excellent No
31…40 Low Yes Excellent Yes
student? credit_rating?
yes
no yes
no yes
excellent fair
no yes
21
no yes excellent fair
<=30 Medium No Fair No
<=30 Low Yes Fair Yes
>40 Medium Yes Fair Yes
<=30 Medium Yes Fair Yes
31…40 Medium No Excellent Yes
31…40 High Yes Fair Yes
>40 Medium No Excellent No
Dari data tersebut dapat di lakukan klasifikasi yang akan menghasilkan sebagai berikut :
Gambar 2.11 Klasifikasi Decision Tree (Pramudiono, 2008) 2.7 Penelitian Terdahulu
Penelitian tentang sistem otomasi lampu dan pendingin ruangan (AC) ini telah banyak dilakukan dengan beberapa metode. Pada umumnya penelitian ini di lakukan untuk dapat menghemat penggunaan listrik agar penggunaannya lebih efisien.
Desi damayanti dkk (2011)melakukan sebuah penelitian yang berjudul perancangan dan realisasi sistem pengatur suhu AC otomatis berbasis mikrokontroler, pada penelitian ini akan mengatur suhu AC secara otomatis
age?
<=30
31 s.d 40 >40
student? yes credit_rating?
Do yes
no yes
sss
22
sesuai dengan jumlah orang yang ada di dalam ruangan, perubahan jumlah orang ditampilkan pada LCD. Penelitian ini menggunakan sensor inframerah sebagai penghitung jumlah orang dan juga sensor LM35 sebagai sensor suhunya.
Pada penelitian lainnya juga dilakukan oleh Achmad Miftachudin (2007) judul dari penelitian ini adalah Simulator penghitung jumlah orang pada pintu masuk dan keluar gedung, alat ini bisa digunakan disebuah pabrik ataupun tempat-tempat hiburan, cara kerjanya yaitu menghitung jumlah orang yang keluar masuk ruangan dengan menggunakan sensor LDR sehingga didapat laporan hasil yang sesuai dengan kapasitas sebuah gedung atau bisa juga digunakan pada sebuah kapal.
Selanjutnya Handry Khoswanto dkk (2004) dengan judul penelitian sistem pengatur AC otomatis, penelitian ini berfungsi mengatur suhu AC dengan menyesuaikan jumlah orang yang ada disekitarnya , mematikan otomatis serta mengidupkan otomatis dengan menggunakan sensor inframerah dan mikrocontroler MCS-51.
Penelitian selanjutnya Desnanjaya dkk (2013) melakukan penelitian yang berjudul Rancang Bangun Sistem Control Air Conditioning Automatis Berbasis Passive Infrared Receiver , yang dapat membaca gerakan dan setiap signyal hasil pembacaan akan dikirim ke mikrokontroler ATmega16 kemudian akan mengirimkan signyal ke AC. Setelah AC menyala LCD akan menampilkan hasil pembacaan PIR dan LM35 yang bekerja sebagai sensor suhu. Bila suhu pada AC tidak sesuai dengan yang diinginkan pengguna dapat merubah sesuai dengan keinginan, agar tidak mengurangi rasa kenyamanan penggunana.
Selanjutnya Julpan welman (2013) melakukan penulitian yang berjudul Prototype Penerangan Rumah Otomatis Mikrokontroler ATMega8535, pada penelitian ini dimaksud untuk menghemat energi listrik dengan cara menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis, menggunakan sensor PIR, Relay dan Mikrokonroler ATMega8535.
Tabel 2.2 Penelitian Terdahulu
23
No Peneliti Tahun Keterangan
1
Desita Damayanti, M. Ramdhani, Junartho Hamlomoan.
2011
mengatur suhu AC secara otomatis sesuai dengan jumlah orang yang ada di dalam ruangan, perubahan jumlah orang ditampilkan pada LCD
2 Achmad
Miftachudin. 2007
menghitung jumlah orang yang keluar masuk ruangan dengan menggunakan sensor LDR sehingga didapat laporan hasil yang sesuai dengan kapasitas sebuah gedung atau bisa juga digunakan pada sebuah kapal
3
Handry
Khoswanto, Felix Pasila, Wahyu Eka Cahyadi.
2004
Mengatur suhu AC dengan menyesuaikan jumlah orang yang ada disekitarnya , mematikan otomatis serta mengidupkan otomatis
4
I G M Ngurah Desnanjaya, I A D Giriantari, Rukmi Sari H.
2013
Dapat Menambah dan mengurangi suhu pada AC secara Otomatis
5 Julpan Welman. 2013 Menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis
25
3.2. Perancangan Hardware
3.2.1. Perancangan Arduino Uno R3 dengan sensor PIR, LDR, dan DHT11 Pada perancangan alat ini bagian input menggunakan tiga macam sensor yang terhubung pada Arduino Uno yaitu :
a. Arduino Uno dengan sensor PIR
Pada rangkaian alat sensor PIR digunakan untuk membaca jumlah orang yang ada di dalam sebuah ruangan dengan cara mendeteksi gerakan yang ada didepannya. Sensor ini mampu mendeteksi pergerakan objek didepannya sejauh 5-7 meter dengan beamwidth (sudut) 110 . Di modul PIR ini ada 3 pinout, masing-masing adalah VCC, Vout, dan GND. Jika menggunakan board Arduino, cukup menghubungkan pin VCC dan GND modul sensor ke pin VCC dan GND board Arduino. Sedangkan pin „Vout‟ adalah pin output dari sensor, yakni jika pergerakan (motion) didepan sensor, pin ini akan bernilai logic 1 (HIGH/5V) dan sebaliknya jika tidak ada pergerakan akan bernilai „0‟
(LOW/0V).
Gambar 3.2 Arduino Uno dengan Sensor PIR
b. Arduino Uno dengan sensor LDR
LDR singkatan dari Light Dependent Resistor yang artinya nilai resistansi atau hambatan berubah tergantung nilai dari cahaya yang diterima. Pada rangkaian alat ini LDR digunakan untuk membaca situasi atau intensitas cahaya pada
26
ruangan yang dapat menentukan terang redupnya pencahayaan pada lampu pijar.
Gambar 3.3. LDR pada Arduino c. Arduino Uno dengan sensor DHT11
Sensor DHT11 digunakan untuk membaca keadaan suhu pada ruangan sehingga diketahui suhunya dan tindakan yang seharusnya dilakukan terhadap AC, selain untuk membaca suhu sensor DHT11 dapat juga digunakan untuk membaca kelembaban, adapun rangkaiannya pada Arduino dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.4 Arduino dengan DHT11
27
1. Hubungkan kaki ke-1 DHT11 ke 5V Arduino
2. Hubungkan kaki ke-2 DHT11 ke pin 2 Arduino dengan
menggunakan Resisitor 10 Kilo Ohm, hubungkan kaki ke-2 DHT11 ke 5V Arduino.
3. Hubungkan kaki ke-4 DHT11 ke GND Arduino 4. Untuk kaki Ke-3 DHT11 kita abaikan saja
3.2.2. Perancangan Arduino Uno R3 dengan LCD, AC dan Lampu
Pada perancangan alat ini terdapat tiga output yaitu pada LCD, AC dan Lampu yang terhubung pada Arduino sebagai berikut :
a. LCD dengan Arduino
LCD atau Liqud Crystal Display digunakan untuk menampilkan semua hasil yang di baca oleh sensor terhadap keadaan didalam sebuah ruangan, adapun rangkaian LCD dengan Arduino seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino dengan LCD 1. Pin 1 (VCC) dihubungkan dengan pin ground ke arduino 2. Pin 2 (VDD) dan Pin 3 (Vo) dihubungkan dengan potensio 3. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan arduino pin D13
4. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan pin ground (GND) dan LED 5. Pin 10 (DB3) dihubungkan dengan pin arduino A0
6. Pin 11 (DB4) dihubungkan dengan pin arduino A1 7. Pin 12 (DB5) dihubungkan dengan pin arduino A2 8. Pin 13 (DB6) dihubungkan dengan pin arduino A3 9. Pin 14 (DB3) dihubungkan dengan pin arduino A4
29
3.3. Diagram Alur Sistem
Algoritma perangkat lunak dibuat untuk memudahkan pembuataan program dari seluruh sistem.
Program diawali dengan inisialisasi sistem dan menampilkan 4 menu sistem yaitu :
Input batasan (setpoint) intensitas cahaya, suhu dan waktu tunda (delay) yang diinginkan.
Langsung mulai sistem otomasi dengan batasan (setpoint) intensitas cahaya dan suhu yang telah ditentukan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI).
Mengambil data yang dibaca sensor, hal ini digunakan untuk menentukan batasan (setpoint) yang diinginkan.
Sistem manual, menu ini bisa dipilih untuk kondisi-kondisi khusus.
Selanjutnya sistem otomasi akan mengecek keberadaan manusia, jika ada manusia maka sistem akan mengambil data intensitas cahaya dari sensor LDR. Jika intensitas cahaya yang didapat lebih kecil dari batasan (setpoint) yang diinginkan
Gambar 3.8. Diagram alir sistem otomasi
30
maka sistem akan menghidukan lampu dengan mengirim sinyal high kerangkaian relay , namun jika sebaliknya maka sistem akan mematikan lampu dengan mengirim sinyal low ke rangkaian relay.
Selain itu, juga akan mengambil data temperatur dari sensor DHT11. Jika temperature yang didapat lebih besar dari batasan (setpoint) yang diinginkan maka sistem akan menghidupkan pendingin ruangan (AC) dengan mengirim sinyal high ke rangkaian relay, namun jika sebaliknya maka sistem akan mematikan pendingin dengan mengirim sinyal low ke rangkaian relay. Sistem akan terus mengecek kondisi ini sampai waktu tunda (delay) yang diinginkan telah habis.
Setelah waktu tunda (delay) telah habis, maka sistem akan mengecek kembali keberadaan manusia, jika ada maka sistem akan mengulang prosedur sebelumnya, tapi jika tidak ada manusia maka sistem akan mematikan lampu dan pendingin ruangan (AC). Sistem akan terus mengecek keberadaan manusia, karena program yang dibuat menggunakan sistem looping.
3.4 Standarisasi Pencahayaan Ruangan dan Suhu pada ruangan berdasarkan SNI (Standar Nasional Indonesia)
3.4.1. Pencahayaan Ruangan
Standar ini memuat ketentuan pedoman pencahayaan pada bangunan gedung untuk memperoleh sistem pencahayaan dengan pengoperasian yang optimal sehingga penggunaan energi dapat efisien tanpa harus mengurangi dan atau mengubah fungsi bangunan, kenyamanan dan produktivitas kerja penghuni serta mempertimbangkan aspek biaya.
Berikut ini adalah daftar standar pencahayaan setiap ruangan.
Tabel 3.1 SNI Intensitas Cahaya Diruangan
Ruangan Intensitas Cahaya (lux) Rumah Tinggal
Teras 60
Ruang Tamu 120 – 150
Ruang Makan 120 – 250
Ruang Kerja 121 – 250
Ruang Tidur 122 – 250
31
Dapur 250
Garasi 60
Lembaga Pendidikan
Ruang Kelas 250
Perpustakaan 300
Laboraturium 500
Ruang Gambar 750
Kantin 200
Rumah Sakit
R. Rawat inap 250
R. Operasi 300
Laboraturium 500
R. rehabilitasi 250 Perkantoran Ruang direktur 350
Ruang kerja 350
Ruang Komputer 350
Ruang Rapat 300
Ruang Gambar 750
Gudang Arsip 150
Hotel dan Restaurant
Lobi 100
Ruang Serba Guna 200
Ruang Makan 250
Kafetaria 200
Kamar Tidur 150
Dapur 300
Rumah Ibadah
Masjid 200
Gereja 200
Vihara 200
3.4.2. Suhu Ruangan
32
Tingkat kenyamanan suhu ruangan dibagi menjadi 3 (tiga) kategori diambil dari standar SNI (standar nasional Indonesia) yaitu :
Tabel 3.2 Tingkat Nyaman Suhu Ruangan
Kategori Antara Suhu Efektif
Sejuk nyaman 20.8oC – 22.8oC Nyaman optimal 22.8oC – 25.8oC Hangat nyaman 25.8oC – 27.1oC
3.5 Alat dan Bahan
Untuk merancang Sistem Otomasi Lampu dan Pendingin Ruangan (AC) Menggunakan Mikrokontroler Arduino dan Metode Decision Tree dengan sensor, ada beberapa kebutuhan komponen yang perlu diperhatikan, yaitu:
Table 3.3. Alat dan Bahan
No Komponen Jumlah
1 Arduino 1
2 LCD 20 x 2 1
3 Sensor Suhu dan Kelembaban (DHT11) 1
4 Sensor Gerak (PIR) 1
5 Sensor Cahaya (LDR) 1
6 KEYPAD 4x4 1
7 Driver PWM 2
8 Lampu Pijar 2
9 Papan PCB 1
10 FECL 1
11 Akrelik 1
12 Bor 1
13 Timah, Solder 1
14 Kabel Jumper 1
15 Multi Meter 1
16 Inframerah 1
17 Dll
33
3.6 Penggunaan Decision Tree Pada Sistem Otomas
Decision tree (pohon keputusan) adalah sebuah metode yang digunakan dalam pengambilan keputusan menjadi lebih sederhana dengan menghilangkan sebagian data yang tidak diperlukan tanpa menghilangkan nilai yang ingin disimpulkan dari data tersebut pada penelitian ini. Decision tree diterapkan pada penentuan tinggi rendah nya suhu pada keadaan suhu yang sebenarnya (data real) dengan data pada AC, sehingga dapat disimpulkan apakah suhu pada AC di naikkan atau diturunkan. Contoh Agoritma Decision tree dapat kita lihat pada keadaan tabel berikut ini
Tabel 3.4. Kondisi Suhu dan Keputusan AC
No Waktu Suhu Real Kondisi keputusan
1 12.23 30oC Hangat Turunkan Suhu
2 13.00 28oC Hangat Turunkan Suhu
3 13.40 25oC Nyaman Optimal Suhu tetap
4 14.15 26oC Hangat Nyaman Turunkan Suhu
5 14.53 24oC Nyaman Optimal Suhu tetap
6 22.00 23oC Nyaman Optimal Suhu tetap
7 23.11 22oC Sejuk nyaman Mati
8 09.00 24oC Nyaman Optimal Suhu tetap
9 10.00 27oC Hangat Nyaman Turunkan suhu
SUHU
>=26oC 25oC – 23oC 22oC
Kondisi?
Kondisi?
Kondisi?
Hangat Sejuk Nyaman
Sejuk Hangat
Nyaman n
Hangat Sejuk Nyaman n Yes
No No
No No
Yes
Yes No No
Keputusan? Keputusan? Keputusan?
Tetap Turun Mati
Yes No
No
Tetap Turun
Mati No
No
Yes Tetap
Turun
Mati Yes
No No
34
Tidak Iya Tidak Iya
Tabel 3.5. Kondisi Cahaya dan Keputusan Lampu
No Waktu Cahaya Ruangan (Lux) Kondisi Keputusan
1 06.00 wib 107 Redup Naikkan cahaya
2 09.00 wib 130 Redup Naikkan Cahaya
3 11.30 wib 250 stabil Cahaya tetap
4 12.00 wib 300 terang Turunkan Cahaya
5 13.30 wib 280 terang Turunkan Cahaya
6 16.00 wib 155 redup Naikkan cahaya
7 20.00 wib 100 redup Naikkan Cahaya
Cahaya (Lux)
Naikan Cahaya?
Tetap
Turunkan Cahaya?
No Yes No Yes
<=250 250 >=250
Gambar 3.10 Penerapan Decision Tree pada Lampu
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini membahas hasil yang didapat dari implementasi Decision Tree pada sistem otomasi lampu dan pendingin ruangan yang sudah dibangun sesuai dengan perancangan dan anisis pada Bab 4.
4.1 Implementasi Sistem
Pada tahap ini penerapan Algoritma Decision Tree akan di implementasikan kedalam sistem dalam bentuk bahasa pemrograman C sesuai dengan perancangan yang telah dilakukan.
Spesifikasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak yang Digunakan
Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan pada pembangunan sistem ini adalah sebagai berikut :
1. Prosesor Inter®Core™i5-6200U CPU @ 2.30GHz 2.40 GHz 2. Sistem Operasi Windows 10 64-bit
3. Memory 4.00 GB RAM 4. Kapasitas Hardisk 500GB 5. Arduino R3
4.2 Pengujian Kinerja Sistem
Pada tahap ini menjelaskan tentang pengujian yang terdiri dari beberapa tahap yaitu pengujian terhadap sensor PIR, sensor DHT11, sensor LDR, LCD, Lampu , serta AC pada Ruangan.
37
4.2.1 Pengujian pada Sensor PIR
Pada pengujian konfigurasi PIR, dilakukan dengan uji coba menggunakan dua buah sensor PIR, yang bertujuan untuk menentukan jumlah orang pada ruangan, dimana apabila sensor PIR yang paling dekat dengan pintu dilewati atau menuju masuk ruangan maka akan bernilai +1 sedangakan apabila sebaliknya sensor PIR yang jauh dari pintu pertama di lewati atau menuju keluar maka akan bernilai -1. Sensor PIR di pasang pada port 6 untuk masuk dan port 10 untuk keluar pada Arduino R3 dan sensor PIR dapat membaca atau mendeteksi gerakan sampai 180o oleh karena itu di bagian tengah dipasang pembatas atau sekat agar tidak terdeteksi oleh PIR yang digunakan untuk menghitung jumlah orang keluar pada saat seseorang masuk kedalam ruangan tersebut. Seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 4.1 sensor PIR pada Ardunio R3
38
Gambar 4.2 Simulasi masuk
Gambar 4.3 Simulasi Keluar
Adapun coding yang digunkan pada gambar 4.1, 4.2, dan 4.3 adalah sebagai berikut : void setup() {
pinMode(pir6, INPUT);
pinMode(pir10, INPUT);
digitalWrite(pir6,LOW);
digitalWrite(pir10,LOW);
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
lichtMeter.begin();
lcd.begin(16, 2);
dht.begin();
irrecv.enableIRIn();
}
void loop() {
if (irrecv.decode(&results)){
Serial.println(results.value, DEC);
irrecv.resume();
39
}
pirState6 = digitalRead(pir6);
if (pirState6 == HIGH ) {
a=a+1 ; delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("orang masuk");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Didalam =");
lcd.print(a);
delay(1000);
}
pirState10 = digitalRead(pir10);
if (pirState10 == HIGH) {
a=a-1;
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("orang keluar");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Didalam =");
lcd.print(a);
delay(1000);
}
Dilakukan percobaan dengan mengunakan tangan masuk dan keluar melewati garis dan berhasil melakukan penambahan dan pengurangan.
4.2.2 Pengujian Sensor DHT11
41
lcd.print("Temp=");
lcd.print(Measured_temp);
lcd.print(" oC");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Humidity=");
lcd.print(Measured_Humi);
lcd.print("% ");
delay(1500);
}
4.2.3 Pengujian LCD
LCD digunakan untuk menampilkan hasil yang di baca oleh sensor dan juga perintah dari program LCD yang digunakan pada alat ini yaitu dengan ukuran 2x4 dan dipasang pada port 12, 11, 5, 4 , 9, 2 pada ardunino R3 seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.6 Tampilan LCD pada Rangkian Arduino R3
42
4.2.4 Pengujian pada LDR dan Lampu
Pada perancangan alat ini intensitas cahaya pada LDR di bagi menjadi 4 (empat) bagian yaitu mati, redup, terang, dan full. Intensitas cahaya pada lampu merupakan hasil pantulan cahaya dari ruangan sesuai dengan kodisi pencahayaan ruangan, apa bila cahaya pada ruangan gelap maka lampu akan menjadi terangan dan apa bila cahaya lampu terang maka lampu akan redup dan juga mati bila diruangan pencahayaan sudah dirasa cukup, pada kondisi ini intesitas cahaya stabil berada pada 250 lux. Adapun tabel hasil pengujian dari program yang dibangun adalah sebagai berikut :
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Lampu
No Arus (A)/jam Vrms (V) Ilumerasi (Lux) dari luar
1 0A 0,1V 405
2 0,8A 2,1V 361
3 1,2A 4,1V 330
4 1,4A 5V 183,6
5 1,5A 6,8V 162,1
6 1,8A 7,8V 120,4
7 1,8A 8V 107,9
8 2A 8,5V 8,34
9 2A 11V 2,97
10 2A 12V 0
Pada tabel 4.1 menjelaskan penggunaan listrik dan tegangannya yaitu apabila cahaya dari luar sebesar 405 lux artinya kondisi dalam keadaan terang maka lampu dalam posisi mati sehingga arus yang digunakan adalah sebesar 0A atau dengan tegangan 0,1V. sementara jika lux sebesar 107,9 pada kondisi kurang terang maka untuk menghasilkan konsidi stabil yaitu 250 lux arus yang digunakan adalah 1,8A atau dengan tegangan 8V. sehingga dapat menghemat arus sebesar 0,2A atau tergangan 4V setiapa jamnya.
