SISTEM PENGONTROLAN LAMPU PIJAR DENGAN MENGGUNAKAN INFRA MERAH.

(1)

Agiel Setiawan Putera,2013

Sistem Pengontrolan Lampu Pijar Dengan Menggunakan Infra Merah

SISTEM PENGONTROLAN LAMPU PIJAR DENGAN

MENGGUNAKAN INFRA MERAH

PROYEK AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar

Ahli Madya Program Studi Diploma III Teknik Elektro

Disusun oleh:

Agiel Setiawan Putera

NIM. 1000248

PROGRAM STUDY DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNIK DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG

(2)

Inframerah

Oleh

Agiel Setiawan Putera

Sebuah proyek akhir yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Ahli

Madya pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia

September 2013

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Proyek akhir ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

“SISTEM PENGONTROL LAMPU PIJAR DENGAN MENGGUNAKAN INFRA

MERAH”

Oleh :

Agiel Setiawan Putera

NIM 1000248

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Drs. Tjetje Gunawan NIP.19511122 198101 1 001

Dosen Penguji Dosen Penguji

Wawan Purnama,Spd,M.Si Wasimudin Surya S, ST, MT

NIP.19671026 199403 1 004 NIP. 19510630 198203 1 001

Mengetahui,

Ketua Prodi Diploma III Teknik Elektro Ketua Jurusan Pendidikan Teknik

Elektro

FPTK UPI

Dandhi Kuswardhana, MT Prof. Dr. H. Bachtiar Hasan,ST,MSIE

(4)

ABSTRAK

Tugas akhir ini membahas pembuatan alat “sistem pengontrolan lampu pijar

dengan menggunakan sensor sinar inframerah”, digunakan untuk mengendalikan

lampu (on-off), untuk penerangan pada lorong atau gang secara otomatis. Pada

pembuatan alat ini digunakan komponen – komponennya yaitu terdiri dari rangkaian

Catu daya, rangkaian pemancar Inframerah, rangkaian penerima inframerah,

rangkaian digital, rangkaian driver relay dan rangkaian dimmer. Lamanya lampu

menyala dapat diatur oleh potensiometer dengan tahanan yang diperlukan 47 kΩ.

Dari hasil pengujian keluarannya lampu menyala minimal 22 detik dan maksimal

3,27 menit.

(5)

ABSTRAC

This final assignment discusses the creation of “ incandescent light control

system with infrared sensor”. Used to control the light ( on-off), for lighting in the

hallway or alley automatically. In this tool used the manufacture of the components

that made the power supply, circuit, infrared transmitter circuit, relay driver circuit

and dimmer circuit. Length of the light can be adjusted by potentiometer with 47 kΩ

resistance. The result of the test light on at least 22 seconds and maximum 3,27

(6)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Lampu merupakan salah satu komponen penting dalam penerangan di

dalam ruangan maupun diluar ruangan. Lampu memberikan manfaat yang sangat

besar khususnya pada malam hari. Teknologi lampu dalam memberikan

pencahayaan saat ini telah banyak membantu aktifitas masyarakat dalam

melakukan pekerjaannya sehari – hari.

Karena peranan lampu sangat penting, maka banyak industri – industri

menciptakan berbagai macam produk dan merk lampu dari yang murah sampai

yang mahal. Lampu – lampu yang sering digunakan saat ini adalah lampu neon

dan lampu pijar. Pada lampu neon daya yang dikeluarkan kecil tetapi memberikan

intensitas yang besar. Sedangkan lampu pijar cahaya yang dihasilkan sesuai

dengan daya yang dikeluarkan lampu.

Dalam tugas akhir ini lebih difokuskan pada penggunaan lampu pijar,

karena selain memberikan cahaya, lampu pijar juga dapat di atur besar kecil daya

dan intensitas cahayanya dengan merubah arus yang mengalir ke lampu.

Dengan paparan diatas penulis ingin membuat alat yang dapat mengatur

intensitas cahaya dengan merubah arusnya. Pembuatan alat ini adalah

pengembangan dari rangkaian lampu dimmer yang dapat merubah intensitas

(7)

I-2

akan merancang alat pengontrolan lampu pijar dengan menggunakan inframerah.

Alat yang dimaksud adalah “Sistem pengontrolan untuk lampu pijar dengan

menggunakan inframerah”.

Adapun keunggulan dari penggunaan lampu pijar ini adalah

pengoperasiannya bisa dilakukan dari jarak jauh dan dekat penggunaannya lebih

praktis. Kekurangan dari lampu pijar ini perubahan nilai resistansi yang di berikan

menggunakan sistem diskrit atau bertahap. Sedangkan pada rangkaian lampu

dimmer keunggulannya selain biaya yang murah lampu dimmer ini memberikan

perubahan nilai resistansi diatur dengan sistem kontinyu.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka permasalahan

yang timbul yaitu, ”Bagaimana merancang alat pengontrol lampu pijar dengan

menggunakan infra merah”.

1.3 PEMBATASAN MASALAH

Agar lebih terfokus dan mencapai tujuan yang diinginkan, pembahasan ini

dibatasi pada hal-hal sebagai berikut, yaitu :

• Alat kendali ini hanya digunakan pada lampu pijar

• Daya maksimal lampu yang digunakan sebesar 100 watt

• Sensor yang digunakan adalah sensor IR (Infra Red/Infra Merah)

(8)

• Biaya tidak dibahas dalam perancangan ini.

• Penulis hanya membahas prinsip kerja pada alat ini.

1.4 TUJUAN PENULISAN

Adapun yang menjadi tujuan penulisan adalah :

• Memahami alat yang telah dirancang dengan alat pengontrol lampu pijar

dengan menggunakan inframerah untuk pencahayaan di lorong atau di

gang gelap secara otomatis.

• Dapat merancang batas waktu yang diperlukan untuk mengakomodasi waktu/Timer yang telah menyala secara otomatis.

• memahami prinsip kerja pengontrolan instensitas pada lampu dengan menggunakan infra merah.

1.5 MANFAAT

Semoga dalam pembuatan alat ini dapat bermanfaat untuk:

1. Masyarakat

• Dapat bisa memberikan penerangan kalau terjadi dalam keadaan gelap.

• Dapat menidentifikasi intensitas cahaya di lorong atau di gang.

(9)

I-4

1.6 METODE PENULISAN

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini

adalah:

• Metode kepustakaan (library method)

Mempelajari teori-teori yang mengenai rangkaian logika dan elektronika dari

buku-buku dan jurnal-jurnal.

• Metode perancangan

Dimaksudkan untuk merancang alat yang akan dibuat yaitu sistem

pengontrollan lampu pijar dengan menggunakan infra merah.

• Metode pengujian

Dilakukan untuk mendapatkan hasil dan analisis dari alat tersebut.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini

adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, Perumusan Masalah, pembatasan

masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metode penulisan dan

sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi penjelasan singkat mengenai sistem kerja komponen -

(10)

BAB III RANCANGAN ALAT PENGONTROLAN LAMPU PIJAR

MENGGUNAKAN INFRA MERAH

Berisi rancangan rangkaian alat dan cara kerja alat tersebut.

BAB IV ANALISIS

Berisi hasil dan analisa dari prinsip kerja alat yang telah dirancang.

BAB V PENUTUP

(11)

III-1

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1. Perancangan

Dalam perancangan dan realisasi alat pengontrol lampu ini diharapkan

menghasilkan suatu sistem yang dapat mengontrol cahaya pada lampu pijar untuk

pencahayaanya di lorong atau gang gelap secara otomatis sesuai dengan pembuatan

alat yang diberikan. Perancangan alat pengontrol cahaya pada lampu pijar ini di

realisasikan sesuai dengan komponen yang mudah didapat.

3.1.1. Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk mewujudkan gagasan

dan didasari oleh teori serta fungsi kerja dari rangkaian pemancar dan

penerima infra merah, untuk kemudian dipadukan dengan komponen

-komponen yang ada pada alat tersebut sehingga menghasilkan alat yang

sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, dan adapun tujuan dari

perencanaan pembuatan alat adalah:

1. Menentukan deskripsi kerja dari alat yang direncanakan.

2. Menentukan komponen-komponen yang diperlukan.

3. Sebagai pedoman dalam pembuatan alat.

(12)

3.2 Deskripsi sistem pengontrol lampu pijar

3.2.1. spesifikasi awal dari alat yang dibuat

Spesifikasi menjadi batasan dan acuan dalam perancangan sistem

kontrol untuk lampu pijar,dan spesifikasinya sebagai berikut:

1. Timmer/waktu untuk berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk

menyalakan lampu.

2. Listrik dari tegangan PLN 220 V disalurkan melalui kabel lalu ke

komponen – komponen alat utama yang akan menggerakan atau

menyalakan lampu.

3. Pada rangkaian pemancar terdapat sensor infra merah yang telah dikemas

dalam satu paket yang terdiri dari dua buah komponen elektronika yaitu

dioda pemancar cahaya (LED) jenis infra merah yang menghasilkan

radiasi dan phototransistor / LDR sebagai rangkaian penerima. Rangkaian

penerima akan aktif jika pada rangkaian pemancar memancarkan cahaya

oleh LED infra merah dengan jarak tertentu.

3.2.2 Diagram blok

Diagram blok alat pengontrol lampu pijar menggunakan inframerah terdiri

dari 8 unit rangkaian, yaitu :

1. Unit Pemancar Infra merah

(13)

III-3

3. Unit Pencacah Digital

4. Unit Driver Relay

5. Unit Dimmer

6. Unit Catu Daya

Adapun diagram blok dari rancangan alat ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

3.2.3. Prinsip kerja sistem

1. Cara kerja sistem pengontrol lampu pijar menggunakan infra merah itu

harus diberi tegangan dari PLN daya sebesar 220 V dan memberi masukan

ke catu daya lalu kepada unit penerima infra merah lalu ke pencacah

digital, driver relay ini dikerjakan dari pemancar infra merah ke catu daya

menggunakan relay dan ke unit dimmer dihubungkan ke lampu. Pada saat

penerima infra merah mendapatkan sinyal dari pemancar infra merah

(14)

maka infra merah tersebut akan menyalurkan atau menyuplai sinyal ke

lampu. Sinyal mengeluarkan berupa logika 0 dan 1, lalu dari unit lampu

ini disalurkan ke driver relay, saat mendapatkan sinyal masukan dari unit

pencacah digital berupa logika 1 dan dari driver relay diberikan logika 0

maka unit ini tidak akan bekerja. Dari unit driver relay ini keluarannya

dihubungkan ke unit dimmer dimana keluarannya nanti akan menyalurkan

ke potensio untuk berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyalakan

lampu.

Tahap perancangan ini direalisasikan beberapa tahapan komponen alat dari diagram

blok rangkaian tersebut,yaitu:

3.3. Rangkaian Catu Daya

LM7912 LM7905

220 12

D2 D1

D3 D4 _C1 _C2 C3

GND VCC 12V

VCC 5V

Gambar 3.2. Rancangan Rangkaian Catu Daya

Dalam rangkaian catu daya DC transformator yang digunakan adalah

transformator penurun tegangan (Step down Transformator) dengan masukan primer

(15)

III-5

Terminal 0 Volt dan 220 Volt pada sisi primer dihubungkan dengan jala – jala

PLN. Sedangkan terminal 0 Volt, 5 Volt dan 12 Volt pada sisi skunder dihubungkan

kerangkaian penyearah jembatan. Jenis rangkaian penyearah yang digunakan

terbangun dari dioda tipe IN 4002. Dioda ini mempunyai kemampuan arus 1 A dan

Tegangan DC setelah melewati penapis kapasitor hampir mendekati rata, akan

tetapi tegangan ini akan terpengaruh dari naik turunnya jala-jala PLN ataupun

perubahan beban. Untuk lebih memantapkan lagi tegangan keluaran catu daya DC ini

maka digunakan rangkaian integrasi berupa IC regulator positif LM 7812 dan LM

7805.

Kapasitor C1 dan C2 pada Gambar 3.2 berfungsi sebagai pengurang riple dari

jala-jala listrik bolak-balik. Sedangkan C3 berfungsi untuk memperbaiki tanggapan

transien pada tegangan keluaran pada saat beban bertambah.

Komponen yang digunakan adalah.

C1, C2 = 2200 µF/25V

C3 = 100 nF

D1 .. D4 = IN 4002

IC1, IC2 = LM7812, LM7805

3.4. Rangkaian Pemancar Infra Merah

Rangkaian pemancar sinar infra merah ini berfungsi untuk memancarkan sinar

infra merah dalam daerah frekuensi (38-40 kHz). Pada Gambar 3.3 interval frekuensi

(16)

555

Gambar 3.3. Rangkaian Pemancar Sinar Infra Merah dengan Menggunakan IC

NE 555 dalam Operasi Stabil

Integrated Circuit atau yang disingkat IC, merupakan sebagian unit komponen

elektronika yang berfungsi tertentu didalam proses kerjanya. Tiap – tiap tipe IC yang

diproduksi pabrik mempunyai penggunaan tertentu. IC yang tidak sama tipe dan

proses kerjanya tidak dapat kita pergunakan untuk menggantikan IC yang rusak.

Tujuan pembuatan IC adalah untuk menyederhanakan suatu rangkaian elektronika,

untuk mengurangi efek sampingan seperti cacat suara karena distorsi, rumitnya suatu

rangkaian elektronika dan untuk mengurangi bocornya suatu rangkaian elektronika.

seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4 dibawah ini:

VBB = 2,75V

Vcc R3

(17)

III-7

Gambar 3.4. Rangkaian Transistor Switching.

Arus yang dibutuhkan Led IR Gambar 3.4 adalah arus yang melalui R3 dan

arus kolektor. Transistor yang dipasang adalah BD 139 dengan arus kolektor itu

ketika basis kita putus atau diambil, atau tidak diberi tegangan maka kaki kolektor

akan terputus dan apabila diberi tegangan maka kolektror dari transistor switch pun

akan menyambung atau nyala suatu rangkaian dari transistor sebagai switch atau

saklar.

3.5. Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah dan Rangkaian Pewaktu

Multivibrator Monostabil

Rangkaian penerima infra merah menggunakan modul phototransistor yang

dihubungkan dengan sumber tegangan, keluaran dari modul phototransistor tranceiver

duhubungkan ke input rangkaian pewaktu monostabil. Modul phototransistor

merupakan alat yang sudah jadi dalam satu paket. Gambar Rangkaian dapat dilihat

pada Gambar 3.5 berikut.

(18)

Gambar 3.5. Rangkaian Penerima Inframerah dan

Rangkaian Pewaktu Monostabil

Rangkaian pewaktu pada perancangan ini dibangun dari IC 555 dengan

operasi monostabil yang artinya piranti ini akan stabil pada satu kondisi (tinggi atau

rendah) dalam beberapa saat saja.

Bila rangkaian penerima Infra merah aktif maka akan memberikan sinyal

masukan pada rangkaian monostabil untuk memicu IC 555. Dengan terpicunya IC555

pada pin 2 maka rangkaian pewaktu aktif, untuk selanjutnya akan memicu rangkaian

pencacah.

Kapasitor harus diisi melalui resistor, semakin besar tetapan waktu T=RC

maka makin lama tegangan kapasitor untuk mencapai +2/3 Vcc, dengan kata lain

tetapan waktu RC mengendalikan lebar pulsa keluaran, lamanya pulsa keluaran ini

diberikan dalam persamaan:

T = R.C

1000000.1x106 1 s

Jadi pada rangkaian ini dapat digunakan tahanan sebesar 1MΩ dan Capasitor

(19)

III-9

3.6. Rangkaian Pencacah

Pada rangkaian pencacah ini digunakan IC 74192 yang merupakan IC

Up-Down Caunter. IC ini memiliki masukan Up-Down yang terpisah, pada pin 4 untuk

menghitung turun dan pada pin 5 untuk menghitung naik.

(20)

3.7. Rangkaian Driver Relay

Input

Vcc In

NC

NO Vcc

GND

Gambar 3.7. Rangkaian Driver Relay

Rangkaian Driver Relay berfungsi untuk mengendalikan relay mekanik

dalam posisi On-Off, yang sesuai dengan perubahan yang diterima rangkaian

pencacah, rangkaian ini menggunakan sebuah transistor BC 547A dan relay DC 12V/

5 pole dan dioda yang digunakan IN 4002/ IN4004. Tahanan dalam relay jenis ini

sebesar 400Ω. Sedangkan transistor switching BC 547A memiliki arus kolektor

maksimal sebesar Ic(mak) = 200mA dengan bati penguatan (hfe) sebesar 250. Untuk

membuat transistor bekerja sebagai saklar maka basis harus dicatu arus atau

tegangan.

3.8. Rangkaian Dimmer

Pada rangkaian ini menggunakan Triac BT 137/600 sebagai penyaklaran arus

AC. Triac bekerja saat mendapat amplitude denyut pada pin gate. Pegaturan terang

redupnya lampu pijar diatur oleh tahanan yang diberikan ke TRIAC. Terang redupnya

lampu berdasarkan besar tahanan yang diberikan, semakin besar tahanan yang

(21)

III-11

lampu menjadi redup, demikian sebaliknya jika tahanan yang diberikan kecil maka

arus yang mengalir ke lampu menjadi besar sehingga menyebabkan lampu menjadi

terang. Gambar rangkaian lampu dimmer dapat dilihat pada Gambar 3.11. Rangkaian

lampu dimmer ini merupakan alat yang sudah ada di pasaran.

Gambar 3.8. Rangkaian Dimmer

Prinsip cara kerja dimmer itu untuk mengurangi kecerahan dari pancaran sinar

lampu, dan untuk juga digunakan mengatur cahaya bola lampu pijar dari padam,

redup, terang, hingga sangat terang. Rangkaian ini dapat dipasang bola lampu hingga

100 watt. Selain itu dengan menggunakan potensiometer maka kekuatan cahaya bias

disesuaikan dengan keinginan dengan cara memutar kekanan dan kekiri, dimana

potensio ini dihubungkan dengan rangkaian yang terdiri dari beberapa komponen

pendukung lainnya, contohnya resistor, kapasitor, IC NE 555, TRIAC, DIODA.

3.9. Lampu pijar

(22)

dialiri arus listrik, filamen tersebut menjadi sangat panas, berkisar antara 2800 derajat

Kelvin hingga maksimum 3700 derajat Kelvin. Ini menyebabkan warna cahaya yang

dipancarkan oleh lampu pijar biasanya berwarna kuning kemerahan. Pada temperatur

yang sangat tinggi itulah filamen mulai menghasilkan cahaya pada panjang

gelombang yang kasat mata. Hal ini sejalan dengan teori radiasi benda hitam.

Indeks renderasi warna menyatakan apakah warna obyek tampak alami apabila diberi

cahaya lampu tersebut dan diberi nilai antara 0 sampai 100. Angka 100 artinya warna

benda yang disinari akan terlihat sesuai dengan warna aslinya. Indeks renderasi warna

(23)

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil perancangan, pengamatan dan pengujian alat pengatur intensitas cahaya

untuk lampu pijar, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil pengamatan dan pengujian terlihat setiap rangkaian bekerja dengan

baik sesuai dengan yang dirancang.

2. Pengujian dari alat tersebut dilakukan 10 tahapan dengan timmer dari potensio

dengan hasil keluaran waktu lama lampu menyala.

3. Jarak antara rangkaian pemancar infra merah LED dan penerima infra merah

Phototransistor sebagai sensor LDR ditentukan dari besar frekuensi yang

diberikan.

4. Modul Penerima inframerah atau phototransistor merupakan variabel yang

sangat berpengaruh terhadap kerja alat yang dirancang, karena modul ini

memiliki sensitivitas yang tinggi dan kalau tidak ada penerima infra merah

atau phototransistor maka alat yang dirancang tidak dapat bekerja.

5. hasil pengukuran dan hasil perhitungan driver relay, besar nilai arus basis dan

arus kolektor tidak mengalami perbedaan yang besar, tetapi perbedaan pada

nilai arus kolektor antara hasil pengukuran dan perhitungan disebabkan oleh

(24)

Karena yang menentukan besar kecilnya arus yang lewat dikolektor transistor

ditentukan oleh besar arus yang masuk ke basis transistor dikali dengan besar

dari satuan penguatan untuk transistor.

5.2. Saran

Adapun masukan atau saran agar alat ini bekerja dengan baik, diantaranya:

1. Masukan Kekurangan dari alat ini yaitu tidak memakai seven segment karena

kalau memakai rangkaian tersebut bisa mengukur besaran yang dihasilkan

dari potensio yang akan bisa melihat waktu yang akan lama digunakan.

2. Alat ini dapat dibuat dengan menggunakan program, dengan begitu tidak

banyak komponen yang digunakan. Dibandingkan dengan perancangan

(25)

DAFTAR PUSTAKA

Delton T.Horn. (1988). Teknik Merancang Dengan Transistor. Jakarta:

penerbit PT Elex Media Komputindo.Kelompok Gramedia.

Ibrahim K.F. (1986). Teknik Digital, Yogyakarta: Penerbit ANDI.

Malvino A.P. (1995). Prinsip – prinsip Elektronika Jilid 1. Jakarta: Penerbit

Erlangga.

Ritz. H . (1987). Teknik Digit 1 Kursus Dasar Elektronika Digit, Jakarta:

penerbit PT Elex Media Komputindo, Kelompok Gramedia.

Rufus. P. Turner & Brinton L. Rutherford. (1993). 133 Rangkaian

Elektronika, Jakarta: Penerbit PT Elex Media Komputindo Kelompok

Gramedia.

Soedarto G. (1998). Dasar – dasar Sistem Digital, Surabaya: Penerbit Usaha

Nasional.

Tokheim. R. L. (2003). Elektronika Digital Edisi Kedua, Jakarta: Penerbit

Erlangga.

Rusmadi. D. (2007). Mengenal Teknik Elektronika, Bandung: penerbit CV.

Pionir Jaya.

Kularatna, Nihal (2003), "Fundamentals of Oscilloscopes", Digital and

Analogue Instrumentation: Testing and Measurement, Institution of

Engineering and Technology.