REKAYASA ENERGI PADA LAMPU DARURAT DI RUANG
Dosen Pembimbing : Sy. Syahrorini, ST, MT
Abstrak
Perkembangan teknologi informasi mendorong tumbuh kembangnya Disaat musim penghujan datang dan perubahan cuaca yang tidak menentu, sering kali pemadamanan listrik secara tiba-tiba maupun pemadaman bergilir, listrik mati sendiri dikarnakan ada kabel telanjang terkena pohon basah, jika pemadan listrik berlangsung hingga berjam-jam maka kegiatan kita bisa terhambat .untuk mengatasinya dibuat sistem dengan tujuan mengefisiensikan proses penerangan lampu darurat otomatis
Dalam penelitian ini dibuat suatu sistem otomatis rekayasa energi menggunakan tegnologi joule thief. Untuk mempermudah penerangan di ruang tunggu halte secara mudah dan efisien dengan menggunakan mikrokontroller AT89S52 sebagai control utamanya dan memakai 100 buah LED superbright sebagai penerangan, menggunakan joulethief sebagai penghemat daya baterai dikarnakan sesunguhnya LED tidak di berikan tegangan dc terus menerus tetapi di berikan tegangan 1/25.000 detik dengan lebar pulsa kecil tetapi led akan terkesan menyala terus.sehingga tidak bisa d lihat dengan kasap mata kalau berkedip,dengan solar sell 10 wp sebagai sumber tegangan utama untuk merubah panas sinar matahari dan akan disimpan ke dalam baterai sehingga tidak harus bergantung dengan listrik dari PLN, di lengkapi dengan running text 8x64 sebagai sarana informasi bagi calon penumpang bus, Sistemasi mikrokontroler sebagai timer, yang sudah mengkondisikan ke 3 relay pada kondisi normali close,lalu hasil yang didapat ketika relay 1 menyambungkan running text akan menyala, kemudian relay ke 2 pada kondisi normali close, lampu dalam ruangan akan menyala, serta relay 3 juga pada kondisi normali close sehingga lampu sudut luar ruangan akan menyala, dan begitu terus selanjutnya hingga waktu setting running text akan menyala pada pukul 06.00-20.00, lampu led di dalam ruangan halte akan menyala pada pukul 17.00 – 20.00, dan lampu led di sudut pada luar ruangan akan menyala pada pukul 17.00 – 05.00, dengan daya keseluruhan 42 watt.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi di era globalisasi ini, untuk memperoleh sumber tenaga listrik sangatlah muda di dapat Misalkan dari PLN (Perusahaan Listrik Negara) pada umumnya. Tetapi sumber tenaga listrik dari PLN (Perusahaan Listrik Negara) juga sering mengalami padam. Untuk melayani sistem kelistrikan pada ruang tunggu penumpang (halte) maka perlu di pasang lampu darurat.
Lampu darurat pada umumnya menggunakan sebuah baterai sebagai sumber energi untuk menghasilkan tegangan dan di salurkan kepada lampu LED (Light-Emitting Diode) untuk memperoleh cahaya sebagai penerangan lingkungan sekitar. baterai adalah sebuah komponen elektronika berfungsi sebagai sumber tegangan energi. Namun demikian, baterai juga memiliki kemampuan terbatas untuk menyimpan daya dan tegangan. Semakin besar daya dan tegangan di simpan semakin besar pula bentuk fisik dari baterai tersebut.
Teknologi dan ilmu pengetahuan saat ini telah mengalami kemajuan sehingga dirancanglah sebuah lampu darurat otomatis menggunakan teknologi joule thief berbasis mikrokontroller AT89S52. joule thief yakni rangkaian untuk menaikkan atau melipatgandakan tegangan. Rangkaian ini bisa mengoprasikan rangkaian atau komponen lain dengan tegangan sumber yang kurang dari dibutuhkan oleh komponen. Rangkaian joule thief ini melipat gandakan tegangan dengan memanfatkan sistem kerja dari induktor. Induktor adalah sebuah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasnya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet di dalam kumparan.sehinnga bisa meningkatkan arus yang dikeluarkan batrei 10 kali lipat. Lampu darurat ini tidak menggunakan asupan energi listrik dari PLN, namun dengan menggunakan solar sell 10 Wp energi panas sinar matahari akan diubah menjadi sumber energi listrik sebagai sumber tegangan utama lampu darurat. Memakai mikrokontroller AT89S52 sebagai pengontrol, lampu darurat ini bekerja secara otomatis sesuai dengan settingan timer yang ditentukan. Solar cell akan dikombinasikan dengan kontrol panel surya sehingga mendapatkan tegangan keluaran 12v, dan akan di salurkan kedalam rangkaian regulator tegangan untuk mengaktifkan rangkaian timer dari AT89S52, setelah mendapatkan perintah dari AT89S52 relay akan menghubungkan tegangan yang akan masuk kedalam rangkaian joule thief, dan akan mengaktifkan led sesuai dengan program timer pada mikrokontroller AT89S52.
1.2 Rumusan Masalah
Sesuai latar belakang yang di ambil diperoleh rumusan masalah yaitu bagaimana cara untuk merancang dan membuat sistem lampu darurat otomatis menggunakan teknologi joule thief berbasis mikrokontroller AT89S52?
1.3 Batasan Masalah
2. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian untuk pengumpulan data dilaksanakan di halaman rumah, yang berlokasi di Ds. Balongtani Rt05 Rw02, Kec. Jabon, Kab. Sidoarjo. Waktu penelitian dilaksanakan selama 1 bulan, mulai 1 April 2016 s/d 30 April 2016.
2.2 Komponen Bahan dan Alat Perancangan
2.2.1 Desain Halte
Pada konstruksi mekanik digunakan bahan dasar akrilik/mika, alumunium siku, triplek, cat pilox dimana bahan ini dipotong dan dirangkai sedemikian rupa sehingga diharapkan menjadi bentuk halte bis dengan ukuran 70x85x80 cm.
Gambar 2.1 Halte dengan ukuran 70x85x80 cm
2.2.2 Mikrokontroler AT89S52
Gambar 2.2 Mikrokontroler AT89S52
2.2.3 Sensor NTC (Negative Coefisien Temperature)
termistor NTC (Negative Temperature Coefisien) adalah resistor dengan koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Termistor jenis ini dibuat dari oksida dari kelompok elemen transisi besi ( misalnya FE2O3, NiO CoO dan bahan NTC yang lain). oksida ini mempunyai resistivitas yang sangat tinggi dalam zat murni, tetapi bisa ditransformasikan kedalam semi konduktor dengan jalan menambahkan sedikit ion – ion lain yang valensinya berbeda.
Gambar 2.3 Sensor NTC (Negative Coefisien Temperature)
2.2.4 LED dot matriks layar
Gambar 2.4 Dot matrix 8x8 layar
2.2.5 LCD 16x2
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu bagian dari modul peraga yang menampilkan karakter yang diinginkan Layar LCD menggunakan dua buah lembaran bahan yang dapat mempolarisasikan dan Kristal cair diantara kedua lembaran tersebut. Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. LCD dapat berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler.
Gambar 2.5 LCD 16x2
2.2.6 Modul Relay
Relay adalah saklar magnetik yang memiliki bebrapa terminal. Beberapa terminal tersebut berupa terminal NO (Normally Open) dan NC (Normally Close). Prinsip kerja relay adalah memutus dan menghubungkan arus listrik yang berada pada kontak kontak tersebut. Dengan cara memberi catu daya listrik pada kumparan kawat (koil) yang berada pada suatu inti besi lunak dalam relay. Ketika relay bekerja, maka kontak-kontak berubah keadaan dari NC menjadi NO, dan NO menjadi NC.
2.2.7 LED (Light Emiting Diode)
LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri. dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi
Gambar 2.7 Led Emiting Diode
2.2.8 Solar Cell 10 WP
. Pembangkit listrik tenaga surya konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Ketika cahaya matahari mengenai susunan positive- negative junction maka akan mendorong bergerak elektron kutub positive menuju kutub negative, dan selanjutnya di manfaatkan menjadi listrik. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar.
2.3 Perancangan
2.3.1 Blog Diagram Sistem
sistem lampu darurat otomatis. Sistem ini dirancang dan dikendalikan oleh mikrokontroller AT89S52 sebagai pusat pengendali, setelah panel solar cell menerima sinar matahari, energi panas matahari lalu diubah menjadi energi listrik, yang akan menjadi sumber tegangan utama mikrokontroller AT89S52, lalu akan di tampilkan di LCD arus masuk dan settingan timer. Setelah disetting maka AT89S52 akan mengintruksi relay untuk menjalankan rangkaian joule thief dan menyalakan 100 LED superbright. rangkaian joule thief. akan melipat gandakan tegangan. Rangkaian ini bisa mengoprasikan rangkaian atau komponen lain dengan tegangan sumber yang kurang dari dibutuhkan oleh komponen
Gambar 2.10 Blog Diagram Sistem
2.3.2 Flowchart Sistem
Gambar 2.11 Flowchart Sistem
3. HASIL DAN ANALISA SISTEM
3.1Hasil Sistem Saat Running
Gambar 3.1 Sistem Running 1
Pada saat solar sell mendapatkan sinar UV dari matahari dari jam 07.00 sampai dengan jam 17.00, kemudian elektron-elektron di dalam solar sell akan menangkap lalu mengkonversikan energi panas yang didapat dari sinar matahari kemudian dirubah menjadi energi listrik dan akan masuk ke dalam control panel surya untuk di stabilkan tegangannya..
Gambar 3.2 Sistem Running 2
Gambar 3.3 Sistem Running 3
Mickrokontroler akan membaca perintah dari program bahasa c, untuk timer pada lampu pada ruang tunggu halte, setelah mikrokontroller akan mengkondisikan relay pada kondisi normali close yang akan ditampilkan pada lcd 16x2, kemudian relay 1 juga menjadi normali close maka running text akan menyala.
Sistemasi mikrokontroler sebagai timer, yang sudah mengkondisikan ke 3 relay
pada kondisi normali close,lalu hasil yang didapat ketika relay 1 menyambungkan
running text akan menyala, kemudian relay ke 2 pada kondisi normali close, lampu
dalam ruangan akn menyala, serta relay 3 juga pada kondisi normali close sehingga
lampu sudut luar ruangan akan menyala, dan begitu terus slanjutnya hingga waktu
setting running text akan menyala pada pukul 06.00-20.00, lampu led di dalam ruangan
halte akan menyala pada pukul 17.00 – 20.00, dan lampu led di sudut pada luar ruangan
akan menyala pada pukul 17.00 – 05.00.
Gambar 3.4 Running Sistem 5
3.2Hasil Analisa Sistem
Perhitungan Lama Waktu Pengisian Aki
Untuk menghitung waktu pengisian baterai beberapa hal yang harus diperhatikan
adalah sebagai berikut:
1. Voltase baterai 12 Volt.
2. Banyak baterai yang akan diisi ulang, 1 buah .
3. Bapasitas baterai 1 aki 3,5 Ah
I = 3,5 Ah/ 5 jam = 0,7mA
NB : Tambahkan 20% untuk diefisiensi aki, Kuat Arus yang dibutuhkan untuk pengisian 5
jam :
0,7 mA + 20% (0,14)= 0,84 mA
Berapa watt charger yang dibutuhkan untuk mengisi aki 3,5Ah selama 5 jam :
Diketahui tegangan standart charger Aki = 13,8 Volt
P = V x I
= 13.8 Volt x 0,84 mA
= 11,592 Watt
Berarti yang dibutuhkan untuk mengisi aki dengan waktu 5 jam adalah charger dengan
spesifikasi:
Arus Output sebesar 0,84 mA dan Output tegangan sebesar 13,8 Volt. Dan lama waktu
pengisihan 5 jam.
NB : Terlalu besar pengisi daya dapat merusak baterai dan terlalu kecil akan memakan waktu
lebih lama untuk pengisian ulang baterai.
Perhitungan Lama Pemakaian Baterai
Perhitungan berapa lama baterai dapat mem-backup beban :
Rumus dasar mencari daya watt;
W = V x I
= 12 X 2,35A
= 42 watt
Rumus dasar :
P = V x I
V = P/I
I = Kuat Arus (Ampere)
Waktu pemakaian = 3,5 Ah/0,291mA = 12,027 jam
jam - dieffisiensi Aki sebesar 20 %(2,4054)
= 12,027jam - 2,4054
= 9,622Jam ( 9 Jam 6 Menit 22 Detik )
NB : Jadi lama ketahanan baterai ditentukan oleh besarnya Kapasitas Ampere baterai dan
berapa watt beban.
3.3 Hasil Analisa
Lampu darurat otomatis di ruang tunggu halte ini akan melakukan proses pengaktifan dan penonaktifan keluaran relay yang berjumlah 3 titik. Prosesnya yaitu dengan cara menyimpan waktu aktif dan waktu tidak aktif masing – masing relay ke dalam RAM internal IC pewaktu RTC. IC pewaktu ini digunakan untuk menghasilkan perubahan waktu yang akurat, jika ingin membuat sendiri sistem pewaktu menggunakan mikrokontroler sebenarnya dapat dilakukan. Akan tetapi timer yang dihasilkan akan berkurang akurasinya, karena sistem pewaktu mikrokontroler akan terpengaruh oleh subrutin – subrutin seperti delay (waktu tunda) dan pemanggilan ke subrutin lainnya seperti menampilkan data ke LCD serta proses scanning tombol (push button) ataupun pada saat pengaktifan relay. Oleh karena itu pada alat ini memerlukan IC pewaktu yang akan bekerja sendiri setelah nilai waktu diatur melalui program, dan otomatis data waktunya akan terperbaharui sesuai standar pewaktu. Mikrokontroler AT89S52 digunakan untuk mengambil data pada RTC dengan cara seperti mengakses memori eksternal, variable waktu jam, menit, dan yang lainnya sudah otomatis tersimpan pada alamat RAM RTC DS12C887. Nilai ini dapat sewaktu – waktu diambil oleh mikrokontroler, tentu saja mengambilnya secara bergantian pada setiap alamat RAM internal RTC dan pada alamat RAM berikutnya. Setiap 1 byte RAM internal RTC mewakili satu waktu,
sehingga mendapatkan tegangan keluaran 12v,lalu disimpan dalam baterai dan akan di salurkan kedalam rangkaian regulator tegangan untuk mengaktifkan rangkaian timer dari AT89S52, setelah mendapatkan perintah dari AT89S52 relay akan menghubungkan tegangan yang akan masuk kedalam rangkaian joule thief, dan akan mengaktifkan led sesuai dengan program timer pada mikrokontroller AT89S52.
Sistem mikrokontroler sebagai timer, yang sudah mengkondisikan ke 3 relay pada kondisi normali close,lalu hasil yang didapat ketika relay 1 menyambungkan running text akan menyala, kemudian relay ke 2 pada kondisi normali close, lampu dalam ruangan akn menyala, serta relay 3 juga pada kondisi normali close sehingga lampu sudut luar ruangan akan menyala, dan begitu terus slanjutnya hingga waktu setting running text akan menyala pada pukul 06.00-20.00, lampu led di dalam ruangan halte akan menyala pada pukul 17.00 – 20.00, dan lampu led di sudut pada luar ruangan akan menyala pada pukul 17.00 – 05.00.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
a. Kesimpulan
1. Sistem rekayasa energi mampu berjalan baik dalam melakukan dan menjalan kan rangkaian joule thief sebagai controller lampu LED dan juga running text sebagai sarana informasi, semakin cerah sinar matahari semakin bagus pula untuk panel surya merubah sinar matahari menjadi energi listrik, sebagai sumber tegangan dalam rekayasa energi pada lampu darurat di ruang tunggu halte
2. Peletakan sensor yang tepat dapat membuat sistem kerja berjalan dengan baik dan bekerja sesuai dengan sistem yang dirancang.
3. Dengan memakai 100 buah LED super bright, penerangan lampu darurat otomatis di dalam dan luar ruangan tampak cerah dan elegant, di tambah dengan adanya running text di atap depan halte sebagai sarana informasi bagi calon penumpang bus. Dan pengguna jalan,
a. Saran
1. Jika ingin mempercepat proses penerangan di ruang tunggu halte, tinggal kita setting melalui tombol yang ada pada menu UP,SET,DOWN. Jam dan menit tergantung yang kita inginkan, lama waktu penerangan berlangsung.
2. Solar sell surya dapat diganti lebih besar dari 10 wp jika ingin mempercepat waktu lama
pengisian aki berlangsung..
3. Saat. menggunakan komponen yang memakai daya cukup besar lebih baik juga
memperhitungkan daya komponen sesuai dengan daya batterai yang di pakai.
Isaac Aunkust, “A Microcontroller-Based Solar Panel Racking System”, American Society
for Engineering Education, 2007.
Sandi Irawan,2010 Pengembangan Produk Lampu Darurat Sistem Instalasi Otomatis Dengan Metode Design For Manufacturing And Assembly (Dfma) Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur.
Riyan Masjanuar,2011dimmer Lampu Pada Penerangan Ruangan Menggunakan Led Yang Dilengkapi Dengan Otomatisasi Dan Emergency Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA.
I Dewa Ayu Sri Santari, (2011) Dengan Judul Studi Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Sebagai Catu Daya Tambahan Pada Industri Perhotelan Di Nusa Lembongan Bali,Universitas Udayana Denpasar.
http://ryokuncoro_aryo_hendrawan_wisnu_kuncoro.html di akses pada November, 22, 2010, 9:16:10 AM.
Sukmajaya Henri “Rancang bangun Sistem Pencahayaan hybrid menggunakan serat optic dan ultrabright led”, Proyek akhir PENS-ITS.2002.
Malvino.1995.Prinsip-PrinsipElektronika.Jakarta : Erlangga.
Muhaimin. 2001. Teknologi Pencahayaan. Bandung: PT. Refika Aditama.
