SISTEM KENDALI PEMAKAIAN LISTRIK PADA RUMAH BIASA EKEKTRICAL CONTROL SYSTEMS FOR USE IN HOUSE REGULAR

SISTEM KENDALI PEMAKAIAN LISTRIK PADA RUMAH BIASA EKEKTRICAL CONTROL SYSTEMS FOR USE IN HOUSE REGULAR

NICODEMUS RAHANRA

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2013

SISTEM KENDALI PEMAKAIAN LISTRIK PADA RUMAH BIASA

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Magister

Program Studi Teknik Elektro

Disusun dan diajukan oleh

NICODEMUS RAHANRA

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2013

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Nicodemus Rahanra

Nomor Mahasiswa : P2700211406 Program Studi : Teknik Elektro

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan tersebut.

Makassar, 19 agustus 2013 Yang menyatakan

Nicodemus Rahanra

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan hikmat –Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik. Ide yang melatar belakangi penelitian ini timbul karena tarif listrik yang setiap saat mengalami kenaikan dan juga terjadi pemborosan pemakaian energy listrik. Penulis dalam penelitian ini memberikan solusi system kendali pemakaian listrik pada rumah yang dapat mengendalikan penyalaan lampu pada sebuah rumah.

Banyak kandala yang penulis jumpai dalam penyususnan tesis ini, namun berkat bantuan dari berbagai pihak, maka tesis ini akhirnya dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan tulus penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Rhiza. S. Sadjad, MSEE, selaku ketua Komisi Penasehat dan 2. Dr. Ir. Zahir Zainuddin, MSc, sebagai anggota Komisi Penasehat atas

bantuan dan bimbingan yang telah diberikan mulai dari pengembangan minat terhadap permasalahan penelitian ini.

3. Dr.Adnan, ST,MT, Muh. Niswar,ST.,MIT.,Ph.D, Amil Ahmad Ilham, ST, MIT.,Ph.D, selaku dosen penguji yang memberikan saran dalam perbaikan tesis ini.

4. Terima kasih buat adikku tersayang Iriyanti dan semua saudara- saudaraku yang senantiasa memberikan bantuan moral dan moril serta dukungan doa kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan tesis ini. Terimah kasih juga penulis sampaikan kepada teman-teman Teknik Elektro Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin terlebih

5. Bapak Alimuddin, Suryadi, Nanang, yang selalu memberikan saran dan petunjuk dalam penulisan tesis ini.

6. Khusus Elektro angkatan 2011 yang telah banyak membantu penulis dalam pemecahan masalah yang penulis hadapi. Dan ucapan terima kasih juga di sampaikan kepada mereka yang membantu penulis baik secara langsung maupun tak langsung dalam penyelesaian penulisan tesis ini.

Makassar, Juli 2013 Penulis

Nicodemus Rahanra

Nicodemus Rahanra. Sistem Kendali Pemakaian Listrik pada Rumah Biasa(dibimbing oleh Rhiza S. Sadjad dan Zahir Zainuddin)

Penelitian ini bertujuan untuk membangun sebuah sistem kendali pemakaian listrik pada rumah biasa dengan menggunakan mikrokontroler, sensor cahaya, sensor gerak, dan remote control sebagai sistem kendali pada sebuah Rumah biasa di jalan Sahabat III no 15 Tamalanrea, kota Makassar.

Penelitian ini menggunakan metode literatur berupa studi perencanaan dalam menganalisis dan merancang suatu prototipe sistem kendali pemakaian listrik berbasis mikrokontroler.

Hasil penelitian menunjukan bahwa sistem kendali pemakaian listrik dapat membantu pemilik rumah dalam hal penghematan pemakaian kWh dan dapat menghemat pembayaran tagihan listrik PLN. Untuk pemakaian kWh dapat menghemat sebesar 23%kWh/hari sedangkan untuk tagihan rekening listrik dapat menghemat sebesar 6.17% rupiah/ bulan.

Kata Kunci: Penghematan Listrik, pemakaian kWh

ABSTRACK

Nicodemus Rahanra control system power consumption in a normal house guided by (Rhiza. S Sadjad and Zahir Zainuddin)

The aim of the study is to build a control system of power consumption in a normal house using microcontroller, motion sensors, light sensors, remote control as the control system in an ordinary house in jl Companion III No. 15 Tamalanrea Makassar.

This study is a literature study on planning and analysis a sistem prototype of electrik consumption control based on microcontroller.

The results indicated that the use of electrical control systems can help homeowners in terms of kWh usage savings and can help home owners in terms of kWh savings and can save PLN bills up to 0.23 kWh% kWh per day, meanwhile bill payment can be saved 6.17% permonth.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……… i

HALAMAN PENGESAHAN ………. ii

KATA PENGANTAR ……… iii

ABSTRAK ………. iv

DAFTAR ISI ……….. v

DAFTAR GAMBAR ………. vii

DAFTAR TABEL ………. viii

DAFTAR LAMPIRAN ……….. ix

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ……….. 1

B. Rumusan Masalah ……… 2

C. Batasan Masalah ……….. 2

D. Tujuan Penelitian ……….. 3

E. Manfaat Penelitian ……… 3

F. Sistematika Penulisan ……… . 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA PIKIR A. Sistem Kendali ……….. 5

B. Mikrokontroler ……… 7

C. Sensor Gerak ……… 9

D. Sensor Cahaya ……… 12

E. Remote Control ……… 14

F. Penghematan Energi Listrik ……… 17

G. Kerangka Pikir ……….. 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Analisis Konseptual ……… 20

1. Studi Literatur ……… 20

2. Spesifikasi Sistem ………. 20

B. Lokasi dan Waktu Penelitian ……… 21

C. Perancangan Sistem ……… 21

1. Perancangan Perangkat Keras ……… 21

2. Perancangan Perangkat Lunak ………. . 22

D. Analisis Sistem ………. 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Rancangan Sistem ……… 24

1. Gambaran Umum Rumah Biasa ……….. 24

2. Penempatan dan Prinsip Kerja Sensor ……… 27

B. Rancangan Perangkat Keras ……….. 28

C. Perangkat Input ( Input Device) ……….. 30

1. Sensor PIR ( Pasive Infra Red) ………. 30

2. Sensor LDR ( Light Dependent Resistor) ……… 35

3. Remote Control ……… 37

D. Pembahasan ………. 40

1. Penghematan Jam Dan Biaya ……….. 40

2. Penghematan Energi Listrik Dalam Rumah ……… 43

3. Penghematan Energi Listrik Luar Rumah ……… 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ……… 51

B. Saran ………. 51 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

1. Sistem Kendali……… 6

2. Mikrokontroler ………. 8

3. Arsitektur Atmega 328 ……….. 9

4. Sensor PIR ……… . 10

5. Sistem Kerja Sensor ………. 11

6. Sensor LDR ……… 13

7. Rangkaian Sensor LDR ………. 13

8. Remote Control ………. 16

9. Sistem Kerja Remote Control ………. 16

10. Kerangka Pikir ……… 19

11. Denah Rumah Biasa ……… 25

12. Penempatan Sensor ……… 28

13. Bagan Kotak Keseluruhan Sistem ……… 29

14. Rangkaian Alat Pengendali Lampu ………. 29

15. Sistem Kendali Listrik ……….. 30

16. Cara Kerja Sensor PIR ……… 32

17. Blok Diagram Pengukur Sensor PIR ……….…………. 34

18. Scematik Rangkaian Sensor Gerak ………. 37

19. Flowchart Lampu Sensor PIR ……… 38

20. Sistem Kerja Sensor LDR ………..………. 39

21. Rangkaian LDR ……… 39

22. Blok Diagram Remote Control ……… 42

23. Flowchart Remote Control ……… 42

DAFTAR TABEL

Tabel halaman

1. Hasil Pengujian Dan Validasi Sistem ………. 23

2. Jumlah Lampu dan Lama Nyala ………. 26

3. Data Pembayaran Rekening Listrik ……… 27

4. Data Pengujian Sensifitas Sensor PIR ……….. 34

5. Keadaan Transistor ……….. 40

6. Pengukuran Intensitas Cahaya ……….. 40

7. Perbandingan Pemakaian Listrik ……… 44

8. Perbandingan Pemakaian kWh ………. 45

9. Perbandingan Pemakaian dan Pembayaran Listrik ……… 45

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Lampu listrik merupakan cahaya buatan yang kita perlukan sebagai pengganti cahaya alami. Peran lampu sangat vital, karena tanpa lampu listrik banyak aktifitas yang terhambat terutama masyarakat di perkotaan. Pemanfaatan energi listrik dewasa ini kurang efektif pasalnya banyak peralatan elektronik yang mengkonsumsi listrik secara berlebihan, Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang sangat vital bagi kehidupan manusia saat ini.

Maka dengan kemajuan teknologi saat ini, campur tangan manusia dalam operasional berusaha dikurangi.

Salah satu cara untuk menghemat biaya tagihan listrik adalah menggunakan lampu dan alat elektronik sesuai dengan kebutuhan.

Yang menentukan besarnya tagihan listrik adalah jumlah dan lama pemakaian alat listrik di rumah, begitu juga dengan lampu.

Dibandingkan dengan alat elektronik lain, konsumsi energi lampu termasuk kecil. Namun juga jumlahnya banyak dan digunakan dalam waktu lama, lampu juga dapat menjadi penyebab naiknya tagihan listrik^[13].

Sistem kendali pemakaian listrik akan dapat memudahkan pemilik rumah dalam hal mengontrol pemakaian listrik setiap harinya.

System kendali ini untuk menghindari (ON/OFF) lampu serta alat elektronik yang menyala sia-sia tanpa ada aktifitas. Hal tersebut disebabkan karena pemilik rumah kurang sadar akan pentingnya energi listrik. Maka tugas akhir ini penulis mencoba merancang sebuah system kendali pemakaian listrik menggunakan mikrokontroler

AT328 untuk membantu pemilik rumah dalam hal mengoperasikan beban lampu penerangan pada rumah biasa. Sistem kendali ini menggunakan masukan sensor kehadiran orang jenis passive infrared atau PIR, sensor cahaya, serta remote tv.

B. Rumusan masalah

Berdasarkan Permasalahan yang ada, maka rumusan masalah dari Tugas akhir ini adalah:

 Bagaimana merancang sebuah system kendali pemakaian listrik

pada rumah biasa untuk dapat mengatasi pemakaian listrik yang berlebihan.

 Bagaimana membuktikan bahwa dengan menggunakan system kendali lebih menghemat dalam hal pemakaian listrik.

C. Batasan Masalah

Berdasarkan Pokok permasalahan bahwa yang menjadi batasan masalah pada tugas akhir ini adalah:

 Bagaimana mengontrol pemakaian listrik pada rumah biasa dengan menggunakan sensor cahaya, sensor gerak dan remote control

 Bagaimana mempermuda pemilik rumah dalam hal penghematan penggunaan listrik rumah tangga.

D. Tujuan Penelitian Tujuan dilakukan Penelitian ini adalah:

 Merancang sebuah alat yang dapat mengontrol peralatan elektronik.

 Mengontrol serta mengatasi penggunaan energi listrik yang tak terpakai.

E. Manfaat Penelitian Manfaat Dari penelitian ini adalah:

 Membantu pemilik rumah dalam mengoperasikan serta mengontrol semua alat elektronik.

 Meminimalkan biaya listrik yang terbuang begitu saja yang menyebabkan pemborosan secara terus menerus.

F. Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pembahasan, laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang Latar Belakang, Rumusan Masalah, Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian, Batasan Penelitian, dan Sistematika Penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang teori-teori pendukung untuk sistem rumah cerdas yang ada pada saat ini.

BAB III : Metode Penelitian

Bab ini menjelaskan tentang perancangan pada system rumah cerdas.

BAB IV : Hasil Penelitian dan Pembahasan

Bab ini berisi tentang analisa hasil pengukuran lapangan dan hasil pengujian sistem yang telah dirancang.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

Menjelaskan kesimpulan yang diperoleh dari hasil analisa dan saran untuk perbaikan penelitian berikutnya.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA PIKIR

A. Sistem Kendali

Sistem adalah kombinasi beberapa komponen yang bekerja secara bersama-sama dan membentuk suatu tujuan tertentu. Sistem kendali dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang

diharapkan. Jadi harus ada yang dikendalikan, yang merupakan suatu sistem fisis, yang biasa disebut dengan kendalian (plant). Masukan dan keluaran merupakan variabel atau besaran fisis. Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian, artinya yang dikendalikan; sedangkan masukan adalah yang mempengaruhi kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi masukan dan keluaran tidak harus sama.

Pada sistem kendali dikenal sistem lup terbuka (open loop system) dan sistem lup tertutup (closed loop system). Sistem kendali lup terbuka atau umpan maju (feedforward control) umumnya mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik.

Masukan dan keluaran merupakan variabel atau besaran fisis. Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian, artinya yang dikendalikan, sedangkan masukan adalah yang mempengaruhi kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi masukan dan keluaran tidak harus sama. Proses kendali dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini:

Gambar.2.1. sistem kendali

Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh controller.

Suatu keadaan apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.

Untuk mendalami lebih lanjut mengenai sistem kendali tentunya diperlukan pemahaman yang cukup tentang hal-hal yang berhubungan

dengan sistem kontrol. Oleh karena itu selanjutnya akan dikaji beberapa istilah-istilah yang dipergunakannya.

a. Masukan

Masukan atau input adalah rangsangan dari luar yang diterapkan ke sebuah sistem kendali untuk memperoleh tanggapan tertentu dari sistem pengaturan. Masukan juga sering disebut respon keluaran yang diharapkan.

b. Proses

Suatu urutan operasi yang kontinyu atau suatu perkembangan yang dicirikan oleh urutan perubahan secara perlahan yang terjadi tahap demi tahap dengan cara yang relatif tetap dan memberikan suatu hasil atau akhir.

c. Plant

Dapat berupa bagian suatu peralatan yang berfungsi secara bersama- sama untuk membentuk suatu operasi tertentu.

d. Keluaran

Keluaran atau output adalah tanggapan sebenarnya yang didapatkan dari suatu sistem kendali.

Dalam komunikasi data terdapat beberapa faktor elemen yang ikut terlibat dalam proses komunikasi, yaitu sumber, pengirim, penerima, dan tujuan. Sumber adalah pembangkit data sehingga dapat ditransmisikan, yang direpresentasikan oleh mikrokontroler. Data yang dibangkitkan oleh sumber biasanya tidak ditransmisikan dalam bentuk aslinya. Sebuah transmitter selain mengirim juga berfungsi untuk memodulasi sinyal. Penerima mempunyai fungsi kebalikan dari sebuah transmitter, yaitu menerima sinyal

yang dikirim dan melakukan demodulasi terhadap sinyal sehingga dapat dimengerti oleh tujuan. Tujuan berfungsi mengolah data yang diterima.

Tujuan juga berfungsi melakukan pemeriksaan kesalahan.

B. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.

Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data ^[1].

Gambar 2.2 Mikrokontroler http://www.protostack.com

ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur hal ini dapat di baca pada http://www.arduino.cc . Mikrokontroller Atmega 328

memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.

Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus^[2].

Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega 328 :

Gambar.2.3. Architecture ATmega328 http://www.protostack.com

C. Sensor Jarak

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Gambar.2.4. sensor Jarak PIR http://www.protostack.com

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal:

manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor^[6].

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu : - Lensa Fresnel

- Penyaring Infra Merah - Sensor Pyroelektrik - Penguat Amplifier - Komparator

PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang bias dideteksi oleh sensor ini biasanya tubuh manusia. Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian - bagian yang mempunyai perannya masingmasing yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric Sensor, Amplifier dan Comparator

Gambar.2.5.sistem kerja sensor PIR.

PIR Sensor PIR bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32°C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroeletric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR, sehingga menyebabkan Pyroelectric sensor yang terdiri dari gallium nitride, caesium nitrat dan litium tantalite menghasilkan arus listrik karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja. Hal ini disebabkan karena IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar infra merah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 pm, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 gm ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor dengan jarak deteksi maksimal 5 meter. 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 energy panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut.

Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.

D. Light Dependent Resistor (LDR)

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 cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya.

Gambar.2.6. Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya berubah ubah tergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya semakin besar maka resistansi LDR semakin kecil, jika intensitas cahaya semakin kecil maka resistansi LDR semakin besar. LDR sering juga disebut dengan sensor cahaya.

Cara merangkai LDR ada 2, tergantung dengan respon yang diinginkan. Rangkaian itu antara lain:

Gambar 2.7. Rangkaian LDR (Light Dependent Resistor)

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

Cara kerja rangkaian 1 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin besar. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil, maka hambatan LDR semakin besar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin kecil.

Cara kerja rangkaian 2 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin mengecil. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin besar, maka hambatan pada LDR semakin kecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin besar.

LDR memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe).

E. Remote Control

Remote Control adalah suatu alat portable yang dapat digunakan untuk memati hidupkan atau menyambung dan memutuskan aliran listrik dari jarak jauh tanpa menggunakan kabel penghubung. Peralatan remote control menggunakan seperangkat pemancar dan penerima dan menggerakkan suatu relay yang berfungsi sebagai pemutus dan menyambung aliran listrik,

sedangkan pemancar dan penerima berfungsi sebagai pengirim dan penerima data signal digital ke infra merah. Remote control yang biasa digunakan sehari-hari untuk memindah atau mengganti channel pada Televisi. Remote kontrol inframerah menggunakan cahaya inframerah sebagai media dalam mengirimkan data ke penerima. Data yang dikirimkan berupa pulsa-pulsa cahaya dengan modulasi frekuensi 40kHz. Sinyal yang dikirimkan merupakan data-data biner dengan kode berbeda pada tiap tombolnya. Sinar inframerah adalah termasuk cahaya monokromatis yang tidak tampak oleh mata manusia. Spektrum frekuensi cahaya secara umum dibagi menjadi tiga bagian yaitu

a. Inframerah, mempunyai panjang gelombang 0,3 mm – 07.m b. Cahaya tampak, mempunyai panjang gelombang 0,7m – 0.4 m c. Ultra Violet, mempunyai panjang gelombang 0,4.m – 0.03m

Gelombang elektromagnetik merupakan penyusun dari cahaya yang berada dalam spektrum elektromagnetik yang mempunyai jangkauan sangat lebar.

Pada jarak yang sama, seluruh spektrum elektromagnetik tersebut mempunyai kecepatan yang sama tetapi frekuensinya berbeda sesuai dengan panjang gelombangnya.

Gambar 2.8. remote control http://www.protostack.com

Remote kontrol inframerah menggunakan cahaya inframerah sebagai media dalam mengirimkan data ke penerima. Data yang dikirimkan berupa pulsa- pulsa cahaya dengan modulasi frekuensi 40kHz. Sinyal yang dikirimkan merupakan data-data biner. Untuk membentuk data-data biner tersebut, ada tiga metode yang digunakan yaitu pengubahan lebar pulsa, lebar jeda (space), dan gabungan keduanya.

Gambar.2.9. Sistem kerja Remote control

F. Penghematan Energi Listrik

Energy listrik digunakan untuk menunjang berbagai aktifitas masyarakat. Penerangan dari lampu, kenyamanan udara dari air conditioner (AC), hiburan televisi dan radio, kemudahan memasak, serta masih banyak lagi manfaat yang kita dapat dari energy listrik.[13]. Secara umum konsep upaya penghematan pemakaian energi listrik (kWh) dapat dilakukan dengan lima alternatif berikut ini, yaitu: 1) Menggunakan pemanfaat listrik (beban listrik) yang hemat energi; 2) Meminimalkan waktu pemakaian energi listrik; 3) Meminimalkan rugi jaringan dengan menggunakan penghantar

berpenampang besar dan atau menggunakan tegangan tinggi; 4) Mengurangi rugi konduktor dengan menggunakan material super-conductor; 5) Meminimalkan rugi jaringan dengan mengkompensir daya reaktif induktif / kapasitif; dan 6) Mengurangi kinerja pemanfaat listrik (melalui pengurangan pasokan daya yang dilakukan dengan mengurangi pasokan tegangan).

Secara garis besar cara penghematan pemakaian energi dapat dibagi dalam 5 kategori yaitu: 1) Peninjauan ulang sistem teknis dan perbaikan arsitektur bangunan; 2) Perbaikan prosedur operasionil secara manual; 3) Perbaikan prosedur operasionil secara otomatis; 4) Pemasangan alat penghemat listrik di seluruh instalasi; dan 5) Perbaikan kwalitas daya listrik^[13].

Energi Listrik adalah energi akhir yang dibutuhkan bagi peralatan listrik untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan ataupun untuk menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain. Satuan daya = joule/sekon sering disebut sebagai watt. Satuan energi juga dapat dinyatakan dalam waat, yaitu watt-jam atau Wh. 1 Wh = 1 J/s x 3600 s = 3600 J 1 KWh = 1000 Wh = 3600 kJ Pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dilambangkan dengan Watt.

G. ROODMAP

Pada penelitian ini penulis mengacu pada beberapa penelitian terdahulu sebagai dasar dalam penyusunan dan penyelesaian tugas akhir ini diantaranya:

1. Penelitian dari M.Arif Setiawan, P.Susetyo W,ST tentang ” Rancang Bangun Sistem Otomasi Rumah Berbasisi Mikrokontroler”

Secara garis besar, sistem ini menggunakan mikrokontroler sebagai pengintegrasi utama dalam kesinambungan sistem. Mikrokontroler yang digunakan dalam sistem ini adalah ATMega8. Ada dua mikrokontroler ATMega8 yang nantinya akan terintegrasi dalam sistem ini yaitu dengan menggunakan komunikasi SMS Gateway. Dan begitupula piranti lainnya seperti sensor dan aktuator. Ada empat sensor digunakan yaitu sensor gerak untuk mendeteksi adanya kemalingan saat pemilik rumah tidak berada di rumah dengan menggunakan sensor PIR, Sensor cahaya yaitu LDR untuk mendeteksi keadaan siang hari yang nantinya akan mematikan lampu yang masih menyala sehingga energi listrik yang digunakan dapat diminimalisir, sensor SHT11 sebagai sensor suhu dan kelembaban yang nantinya akan mendeteksi kelembaban ruangan yang pengaruhnya terhadap kenyamanan dari ruangan itu sendiri yang nanti aktualnya akan menyalakan kipas sebagai penetralisir ruangan, dan sensor TGS sebagai sensor asap yang nantinya akan mendeteksi asap berlebih dan dibaca sebagai kebakaran^.

2. Penelitian Widjayanti, tentang,”Profil Konsumsi Energi Listrik pada Hunian Rumah Tinggal”.

Tujuan dari pembahasan yang dimaksudkan adalah untuk memaparkan penggunaan energi listrik pada hunian rumah tinggal berdesain minimalis dengan profil energy listrik diamati dari aspek pencahayaan buatan.

Penelitian ini lebih di fokuskan dalam hal pencahayaan alami dari arsitektur dan desain hunian rumah tinggal.

Dalam perancangan penelitian ini penulis mengacu pada beberapa penelitian diatas namun perlu di ketahui bahwa apa yang telah di teliti dan di buat oleh peneliti terdahulu hanya pada pembuatan prototypenya saja, maka lewat penelitian ini penulis mencoba merancang sebuah alat kendali pemakaian listrik sekaligus menganalisis pemakaian kWh dan biaya tagihan PLN sehingga dapat dipastikan bahwa sistem ini benar-benar dapat menghemat pemakaian listrik pada rumahbiasa.

3. Kerangka Pikir

Sistem kendali pemakaian listrik pada rumah biasa adalah suatu sistem yang membantu pemilik rumah(user) dalam mengontrol serta mengatur penggunaan lampu dalam rumah baik saat bepergian, saat siang hari maupun pada saat malam hari sehingga tidak terjadi pemakaian energi yang berlebihan. Adapun kerangka pikir dari penulisan penelitian ini dapat di lihat pada gambar 2.7. berikut ini:

Permasalahan

a. Pemborosan pemakaian energi listrik yang masih terjadi b. Pengoperasian lampu yang masih mengunakan saklar manual

Solusi

Merancang sebuah sistem kendali pemekaian listrik

Metodologi

Melakukan analisis dan desain dengan menggunakan Metode Rancang bangun

Hasil Penelitian

Sistem Kendali pemakaian listrik dapat mengatasi pemborosan penggunaan energi listrik serta membantu pengguna (user) dalam

mengendalikan pemakaian lempu

Gambar 2.10. Kerangka Pikir

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Analisis Konseptual Sistem

Dalam penelitian ini menggunakan beberapa metodologi yaitu berupa studi perencanaan :

1. Studi Literatur

1.1. Mempelajari konsep sistem kendali.

1.2. Mempelajari cara pengendalian listrik dan pemakaian kWh.

1.3. Mempelajari konsep dasar yang berhubungan dengan prinsip kerja dari sistem kendali dan cara penghitungan pemakaian listrik

2. Spesifikasi Sistem a. Tujuan

Spesifikasi sistem merupakan analisis kebutuhan spesifikasi sistem rumah pintar pada sebuah rumah biasa yang yang beralamat pada jalan sahabat III no 15 kecamatan tamalanrea makassar. Sistem ini selanjutnya akan oleh peneliti sebagai acuan teknis dalam pengembangan dan pembangunan sistem.

b. Lingkup Masalah

Sistem kendali pemakaian listrik yang dibangun adalah sistem kendali berbasis mikrokontroler sebagai kendali utama yang akan mengendalikan pemakaian listrik juga beberapa komponen pendukung seperti sensor cahaya LDR, sensor gerak PIR, dan remote control.

B. Lokasi dan waktu Penelitian

Lokasih penelitian yang di pilih adalah sebuah rumah biasa di jalan sahabat III nomor 15 kecamatan tamalanrea Makassar penelitian ini dilakukan selama 3 bulan yang dimulai dari bulan februari sampai bulan april 2013.

C. Perancangan sistem

Perancangan merupakan tahap yang terpenting dari keseluruhan proses pembuatan suatu alat. Pada tahapan ini secara garis besar ada dua tahapan yang akan dikerjakan yaitu perancangan hardware dan perancangan software. Keduanya saling terintegrasi antara satu dengan yang lain karena tanpa ada satu sistem tidak dapat bekerja.

1. Perancanan Perangkat keras (hardware) 1.1. Perancangan input

Perancangan input meliputi perancangan pemilihan sensor- sensor yang akan digunakan dalam sistem sesuai dengan kebutuhan lokasih penelitian. Sensor-sensor tersebut terbagi atas sensor untuk mengontrol lampu luar rumah, lampu kamar mandi, serta remote control untuk mengendalikan lampu ruang tamu, ruang keluarga dan kamar tidur.

1.2. Perancangan output

Perancangan output meliputi perancangan pemilihan piranti kontrol yang akan digunakan dalam sistem sesuai kebutuhan lokasi penelitian.

1.3. Perancangan komunikasi pada alat kendali.

2. Perncangan Perangkat Lunak (software)

Pada tahapan ini untuk membangun program pada mikrokontroller maka perlu di pahami prinsip kerja dan sistem perancangan hardware

D. Pengujian Sistem

Pengujian merupakan salah satu tahapan pada proses rekayasa perangkat lunak yang bertujuan untuk memastikan perangkat lunak yang dibangun memang sesuai dengan spesifikasi yang sebelumnya telah ditentukan dan memastikan fungsi-fungsi pada perangkat lunak tersebut dapat berfungsi dengan baik. Pada penelitian ini, metode yang

digunakan adalah verifikasi dan validasi. Adapun metode pengujian dan validasi dapat dilihat pada tabel 1 berikut in.

Tabel.3.1. hasil pengujian dan validasi sistem

No Item Uji Detail Pengujian Pengujian Hasil

1 Modul Input

Peralatan Input (device)

Sensor cahaya Sensor gerak Remote control

Modul Input

2

Modul prosessing (main control)

Komunikasi main mikrokontroler

Modul prosesing

3 Modul output

Peralatan input (device):

Sensor cahaya Sensor gerak Remote control

Modul output

4 System kontrol

Modul input, main control dan output:

respon peralata/

sensor cahaya, sensor gerak, remote control

System kontrol

E. Analisis Sistem

Analisis yang akan dilakukanterbagi atas 2 bagian yaitu:

1. System kendali pemakaian alat listrik pada rumah biasa.

2. Penghematan energy listrik yang terpakai

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Rancangan Sistem 1. Gambaran umum rumah biasa

Rumah memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan penghuninya, karena dirumahlah tempat manusia berlindung, melakukan kegiatan, membina keluarga, dan beristirahat.

Rumah juga dapat menunjukkan eksistensi dan menggambarkan karakter sang penghuni . Oleh karena itu, rumah harus memberikan rasa nyaman, rileks dan tentram untuk mendukung fungsi rumah tersebut bagi penghuninya. Rumah juga merupakan salah satu jenis kebutuhan pokok yang harus dipenuhi oleh semua orang disamping sandang dan pangan. Fungsi rumah tinggal tidak hanya sekedar untuk berlindung dari segala gangguan alam dan iklim, akan tetapi juga untuk berkarya dan mengembangkan kreatifitas serta profesi.

Rumah biasa di jl Sahabat III no 15 kecamatan Tamalanrea Kota Makassar memiliki Ruangan di dalam yang rumah terbagi menjadi beberapa ruang yang berfungsi secara spesifik, seperti kamar

tidur, kamar mandi, ruang makan, dapur, ruang keluarga, ruang tamu, dan teras yang pada setiap ruang tersebut memakai lampu listrik sebagai penerangan buatan.

Gambaran umum rumah biasa dapat dilihat pada gambar dibawah ini:.

Gambar.4.1.Denah Rumah Biasa.

Masing-masing ruangan yang ada telah diberikan lampu listrik untuk menerangi dengan watt yang sesuai dengan kondisi ruang tersebut. Hal ini agar meciptakan kenyamanan ketika pemilik rumah berada dalam ruang tersebut. Akibat dari penggunaan lampu yang tidak sesuai dengan ruang mengakibatkan suasana ruang akan tampak silau. Intensitas cahaya mengandung simbol yang dapat mempengaruhi aktivitas^[12]. Kebutuhan lampu pada rumah biasa dapat dilihat pada table 4.1. dibawah ini:

Tabel.4.1. Jumlah Lampu dan Lama Nyala

Lokasi Jumlah Daya

Waktu Nyala

Konsumsi Energi

Lampu (watt) (jam) (Wh)

R. Tamu 1 60 6 360

R. Keluarga 1 60 6 360

Kamar Tidur 2 18 8 288

Kamar Mandi 3 18 6 324

Dapur 1 60 6 360

Dengan jumlah lampu yang ada pada table 4.1 diatas, rumah biasa menggunakan saklar manual untuk meng ON/OFF kan lampu lampu tersebut, hal ini membuat sehingga sering kali lampu yang seharusnya tidak perlu menyala pada saat tertentu masih tetap menyala akibat dari kelalaian pemilik rumah.

Pemakaian listrik pada Rumah Biasa cukup besar pembayaran tagihan rekening PLN setiap bulannya. Data dibawah ini adalah data pembayaran listrik pada rumah Biasa sejak bulan Januari 2012 – Februari 2013.

Nilai pada table 4.2. diatas adalah penyalaan lampu normal (belum menggunakan alat sistem Kendali yang dirancang). Dengan jumlah

pembayaran tagihan rekening diatas, dianggap masih terlalu besar oleh pemilik rumah, selaian itu dengan menggunakan saklar manual untuk menghidupkan dan mematikan lampu juga sebagai penyebab pomborosan pemakaian energy listrik, mengapa? Karena lampu teras yang seharusnya dimatikan pada jam 6.00 sering kali dimatikan jam 6.30 saat pemilik rumah bangun tidur.

2. Penempatan dan Prinsip Kerja Sistem

Dengan permasalahan di atas penulis telah merancang sebuah alat sistem kendali pemakaian listrik yang dapat membantu pemilik rumah dalam rangka meng ON/OFF kan lampu listrik. Selain meng ON/OFF lampu, sistem ini juga dapat membantu menekan pemakaian kWh pada rumah biasa.

Sistem tersebut menggunakan sensor gerak PIR, sensor cahaya LDR, dan remote Control. Dengan menggunakan sistem ini dapat membantu mengatasi pemakaian listrik yang sering kali menyala pada saat yang tidak tepat dan juga membantu pemilik rumah dalam mengontrol lampu apabila pemilik rumah lupa untuk mematikannya.

Memilih menggunakan sensor gerak dan sensor cahaya pada system ini sangat tepat karena bila di lihat dari prinsip kerja dari kedua sensor ini maka, pemilik rumah akan sangat terbantu dalam pengontrolan lampu yang digunakan. Pemasangan alat kendali tersebut di dalam rumah berjarak 150 cm di atas lantai pada ruang keluarga sehingga terhindar dari jangkauan anak-anak. Pemasangan alat sistem kendali tersebut dapat menghemat penggunaan energi listrik karena penggunaan dari alat tersebut dapat mengontrol energi listrik di dalam rumah. Kemampuan dari alat kendali tersebut yaitu 220V AC. Tidak semua peralatan listrik yang ada di dalam rumah dapat dikontrol dengan alat kendali seperti kulkas, agar bahan makanan dan minuman tetap terjaga suhunya.

Penempatan serta prinsip kerja sistem kendali dapat dilihat pada gambar 4.2 dibawah ini:

Gambar.4.2.Penempatan sensor dan sistem kendali

B. Sistem Kendali Penyalaan Lampu 1. Rancangan Perangkat Keras

Piranti utama dari sitem kendali pemakaian listrik pada rumah biasa adalah mikrokontroler beserta beberapa sensor yang menjadi device input dan output. Untuk perancangan system kendali secara keseluruhan dapat dilihat pada bagan kotak sistem berikut ini:

Gambar.4.3.bagan kotak keseluruhan sistem

Gambar.4.4. Rangkaian alat pengendali lampu.

Gambar.4.5.Sistem Kendali listrik

C. Perangkat Input (input device) 1. Sensor PIR (Pasive Infra Red)

Sensor PIR memungkinkan kita untuk mendeteksi adanya gerakan pada jarak tertentu, sensor ini digunakan untuk mendeteksi apakah manusia/benda telah bergerak atau keluar dari jangkauan sensor. Sensor PIR kecil, murah, berdaya rendah, mudah digunakan dan tidak mudah rusak. Itu alasan mengapa sensor ini banyak digunakan dalam peralatan rumah dan gadget.

Infra merah yang dalam bahasa teknis disebut PIR (Pasissve Infra Red) atau infra merah pasif. Sensor ini hanya mendeteksi saja sehingga disebut pasisf.

Sensor infra merah memiliki keuntungan dari sisi penguasaan area dimana sensor ini mempunyai jarak radius 5m/90° dan biasanya dipasang di tempat strategis untuk mendeteksi gerakan seperti pintu kamar mandi. Sensor PIR ini

bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar infra merah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32⁰C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar infra merah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenal solar cell.

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia. Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.

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. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.

Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.

Pengujian sensor PIR dilakukan dengan melihat sensitifitas sensor terhadap jarak tempuh. Hasilnya adalah pada jarak 5 meter sensor ini dapat mendeteksi gerakan manusia maka lampu akan menyala, namun bila lebih dari 5 meter maka sensor PIR tidak dapat mendeteksi karena sensor PIR bukan hanya untuk mengamati pergerakan manusia saja, akan tetapi juga mendeteksi pancaran sinar inframerah pasife dari tubuh manausia yang melewati sensor tersebut. Cara kerja sensor dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini:

Gambar.4.6 . cara kerja sensor PIR Tabel 4.3. Pengujian sensitifitas PIR pada jarak

objek Jarak

Intensitasn Kepekaan PIR pada objek

Terdeteksi Tidak

1 Meter √

2 Meter √

3 Meter √

4 Meter √

5 Meter √

6 Meter √

7 Meter √

Umumnya jarak jangkauan komponen sensor gerak ini dapat mencapai 5 meter. cukup efektif dijadikan sebagai sensor gerak. lihat juga gambar langkah kerja PIR di atas, sensor ini tidak dapat mendeteksi sebarapa banyak jumlah orang yang ada di area jangkauan sensor, namun hanya dapat merasakan perubahan energi panas atau infra red saja.

Gambar.4. 7.Blok diagram Pengukuran Sensor PIR

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.

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. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.

Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.

Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.

Gambar.4.8. skematic rangkaian sensor gerak

Sensitifitas modul PIR yang mampu mendeteksi adanya gerakan pada jarak 5 meter sangat cocok digunakan pada sistem kendali pemakaian listrik tersebut. Karena bila ingin digunakan untuk mengaktifkan lampu, maka tinggal di buat driver untuk memberikan sumber tegangan ke lampu. Modul sensor gerak PIR memiliki output yang langsung bisa di hubungkan dengan komponen digital TTL atau CMOS dan juga dapat lansung dihubungkan ke mikrokontroler. Keluaran dari modul sensor gerak ini adalah LOW. Dan ketika mendeteksi adanya gerakan, maka keluaran akan berubah menjadi HIGH.

Adapun lebar pulsa HIGH adalah ±0,5 detik.

Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang infra merah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.

Gambar.4.9.Flowchart Lampu Otomatis menggunakan PIR

2. Sensor Light Dependent Resistor (LDR)

Sensor cahaya yang dirancang memiliki masukan tegangan 5V dan akan memiliki Output 5V saat dalam keadaan gelap, dan memiliki output 0 V pada saat keadaan terang. Sensor LDR dilakukan dengan mengukur tegangan yang ada pada kaki LDR dengan suatu kondisi intensitas cahaya tertentu. Semakin besar cahaya yang diterima maka semakin kecil nilai resistansi yang ada pada LDR. Hal ini disebabkan karena LDR terbuat dari bahan semikonduktor yang terbuat dari cadmium sulfida (CdS) dan cadmium seleneida (CdSe) yang mana bahan-bahan ini sangat sensitive terhadap cahaya. Semakin besar Resistansi maka tegangan LDR juga akan semakin besar pula. Dan ketika tegangan sudah mencapai 2,3V atau lebih maka lampu akan menyala. Nilai 2,3 Volt adalah batas bawah untuk lampu menyala setelah kondisi awal mati sedangkan nilai 2,7 Volt adalah batas bawah saat lampu menyala dan kemudian mati. inilah yang dinamakan histerysis. Dengan fungsi Hysterisis maka tidak akan terjadi kondisi bouncing pada lampu.

Gambar.4.10. Sistem kerja sensor LDR

Gambar di atas menunjukkan bahwa ketika ada cahaya, perlawanan dari LDR jatuh, sehingga arus melewatinya. Ketika tingkat cahaya 1000 lux (cahaya terang) diarahkan ke arah itu, resistensi adalah 400 (ohm). Ketika tingkat cahaya 10 lux (tingkat cahaya yang sangat rendah) yang diarahkan ke

arah itu, perlawanan telah meningkat drastis menjadi 10.43M (10.430.000 ohm).

Gambar.4.11. Rangkaian LDR

Prinsip kerja dari rangkaia LDR adalah ketika ada resistansi LDR akan rendah jadi penurunan tegangan POT R2 akan tinggi, hal ini membuat transistor TR1 ON. TR1( BC107) digabungkan kebasis TR2(SL100) jadi TR2 akan OFF, begitupun dengan relay maka lampu juga akan OFF. Ketika gelap ketahanan LDR meningkat untuk membuat tegangan melintasi POT R2 menurun 0.06V. hal ini membuat transistor TR1 OFF yang pada gilirannya turns ON, estate TR2 akan diberi energy dan lampu akan menyala. POT R2 dapat digunakan untuk mengatur sensitivitas sirkuit. Keadaan transistor dapat dilihat pada table berikut:

Tabel. 4. 4. Keadaan Transistor

TR1 TR2 TR3 Relay Kondisi Lampu

ON OFF OFF OFF Padam

OFF ON ON ON Nyala

Gambar 4.8 di atas menunjukkan bahwa ketika ada cahaya, perlawanan dari LDR jatuh, sehingga arus melewatinya. Ketika tingkat cahaya terang diarahkan ke arah sensor maka lampu akan mati, namun ketika tingkat

cahaya yang sangat rendah yang diarahkan ke arah sensor maka, perlawanan telah meningkat drastis menjadikan lampu teras menyala.

Tabel.4.5. Pengukuran intensitas cahaya pada LDR

Iluminasi ( LUX)

Resistansi LDR

Tegangan

LDR Relay

(ohm) Volt ON/OFF

925 600 1.07 OFF

900 800 1.3 OFF

850 1620 2.1 OFF

800 1810 2.25 OFF

750 2260 2.5 ON

650 2900 2.84 ON

500 4500 3.35 ON

300 5550 3.58 ON

220 6250 3.69 ON

20 9000 4.01 ON

3. Remote Control

Mengendalikan dengan menggunakan remote Control inframerah merupakan fasilitas yang harus dimiliki semua perangkat elektronik untuk saat ini. Bisa kita lihat bahwa sebagian besar TV, Audio, Tape Recorder, VCD, DVD sudah dilengkapi dengan remote control. Teknologi ini sebenarnya bisa diaplikasikan dimana saja termasuk untuk mengendalikan lampu dalam rumah, sehingga apabila menyalakan atau mematikan lampu tanpa harus menekan saklar yang terdapat pada dinding tapi cukup dengan remote control saja. Hal ini dikarenakan kecenderungan manusia untuk selalu mencari kemudahan dengan memanfaatkan teknologi. Pemilihan remote control pada sistem ini sangatlah penting, mengingat keadaan dalam rumah biasa ada satu penghuni telah lanjut usia, hal ini membuat sehingga lampu di kamar tidur dan kamar mandi sering kali lupa dimatikan pada saat siang hari maupun pada

maka pengoperasian listrik dapat dilakukan oleh pemilik rumah khususnya pemilik yang telah lanjut usia tersebut sehingga dengan menggunakan remote control dapat mengatasi pemborosan pemekaian energy listrik.

Cara kerja dari remote control ini adalah dengan mengirim sejenis

“tone” melalui led infra red yang kemudian diterima oleh reciver untuk dekodekan yang kemudian akan di jalankan sesuai perintah yang diterima.

Reciver akan bekerja pada saat mendengarkan tone tersebut. Rangkaian remote control ini terbagi menjadi dua bagian, yang pertama adalah bagian pengirim dan yang kedua adalah bagian penerima. Dengan menggunakan remote control maka pemilik rumah dapat mengendalikan lampu dari jarak jauh. Rangkaian remote control untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 5 dibawah ini.

Gambar.4.12. Blog Diagram Remote Control

Gambar 4.13..Flow chart Program pada Rangkaian Alat Pendeteksi Data Remote

D. Pembahasan

Biaya pemakaian listrik merupakan biaya yang dihitung berdasarkan pemakaian energi listrik. Biaya ini di ukur dalam kWh. Besarnya pemakaian listrik setiap bulan dapat dilihat pada meteran kWh PLN. Biasanya PT PLN juga mencatat besarnya energi (KWH) listrik yang digunakan oleh setiap pelanggan. Menurut ketentuan, biaya pemakaian ini di bagi mengunakan sistem blok. Sistem ini berfungsi sebagai dasar banyaknya pemakaian listrik.

Besarnya daya PLN pada rumah biasa dijalan sahabat III nomor 15 sangatlah membantu pemilik rumah dalam hal penghematan pemakaian

Rp.192.412.- harga ini saat belum pemasangan alat sistem kendali pemakaian listrik pada rumah biasa maka pemakaian KWH bulan maret sebesar 241Kwh, dan bulan April sebesar 248Kwh. Untuk menentukan nilai rupiah yang harus dibayar dalam tagihan PLN sebesar Rp. 142.318 pada bulan Maret dan Rp148.852.- untuk bulan April 2013, Nilai ini di dapat dengan menggunakan rumus pemakaian Kwh sebagai berikut: KWH Pemakaian = daya alat x lama pemakaian (dalam jam).

1. Penghematan Jam dan Biaya

Yang menentukan besarnya tagihan listrik adalah jumlah dan lama pemakaian alat listrik di rumah. Begitu juga dengan lampu. Dibandingkan dengan alat elektronik lain, konsumsi energi lampu termasuk kecil. Namun juga jumlahnya banyak dan digunakan dalam waktu lama, lampu juga dapat menjadi penyebab naiknya tagihan listrik.

Pemakaian lampu pada rumah biasa dapat dirinci sebagai berikut Tabel 4.6. perbandingan Pemakaian Listrik sebelum dan saat

pemasangan alat

Lokasi Jumlah Total daya Rata -rata per hari Normal (kWh) Hemat (kWh)

Teras 3 180 watt 0.243 0.234

R. Keluarga 1 60 watt 0.36 0.30

R. tamu 1 60 watt 0.36 0.24

K. tidur 2 36 watt 0.288 0.252

K. Mandi 3 54 wat 0.324 0.216

Dapur 1 60 watt 0.36 0.24

T o t a l 1.935 1.482

Dari hasil tabel 4.6 diatas maka dapat diketahui jumlah Watt Hour (WH) saat normal adalah 1.935kWh sedangkan pada saat pemakaian sistem kendali sebesar 1.482kWh. maka untuk mengetahaui penghematan sehari dalam pemakaian lampu dapat dihitung dengan perhitungan

Maka hasil dari tabel 6 diatas maka dapat diketahui penghematannya adalah:

Sistem kendali pemakaian listrik pada rumah biasa di jl Sahabat III nomor 15 Tamalanrea kota Makassar menggunakan System kendali yang didukung dengan pemakaian sensor gerak, sensor cahaya dan remote control. Kegunaan pemakaian sistem kendali pemakaian listrik sebagai pengontrol listrik pada rumah biasa dapat menghemat penggunaan energi listrik sebesar 23WH atau 0.23kWh selain itu penggunaan sistem kendali dapat mengontrol lampu pada ruangan-ruangan yang sudah direncanakan.

Pemasangan alat kendali tersebut di dalam rumah berjarak 150 cm di atas lantai pada ruang keluarga sehingga terhindar dari jangkauan anak-anak.

Tidak semua peralatan listrik yang ada di dalam rumah dapat dikontrol dengan sistem kendali ini seperti kulkas, Agar bahan makanan dan minuman tetap terjaga suhunya apabila pemilik rumah keluar.

Dari hasil perhitungan yang ada, maka terjadi penurunan atau penghematan pada saat pemakaian system kendali pemakaian listrik pada Rumah Biasa, untuk lebih jelas dapat di lihat pada table berikut:

Tabel. 4.7. Pebandingan Pemakaian kWh saat sebelum dan sesudah Pemasangan Alat

Bulan kWh awal kWh Akhir

Total

Pemakaian(kWh)

Januari 10040 10341 301

Februari 10744 11059 315

Maret 11065 11299 234

April 11305 11548 243

Dengan demikian pembayaran tagihan rekening pada saat sebelum pemakaian system kendali pada bulan Januari dan Februari 2013 sebesar Rp. 376.656.- dan saat alat terpasang pada bulan Maret dan April maka tagihan listrik sebesar Rp. 291.117.- lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 6 berikut ini:

Tabel.4.8. Pemakaian dan Pembayaran listrik

saat pemasangan sistem Kendali Bulan kWh Terpakai

Total Pembayaran

(Rp)

Maret 234 142.318.-

April 243 148. 852.-

Rata rata 145.585

Dari tabel 8 di atas maka untuk mengetahui penghematan biaya penghematan rekening maka dapat dihitung sebagai berikut:

Maka secara keseluruhan dengan menggunakan system kendali pemakaian listrik pada rumah biasa dapat menghemat biaya listrik sekitar 6.17%.

Dari hasil perhitungan pada nilai P dan Q maka sebagai contoh untuk mendapatkan kWh/bulan maka dapat di dihitung sebagai contoh adalah pada pemakaian bulan maret 2013 saat pemasangan alat

- Biaya beban (daya 900VA = 0.9 kVA)

- Biaya beban = daya yang digunakan x biaya (tariff)beban

= 0.9 kVA x 23.000/kVA

= 20.700 - Biaya Pemakaian

- Pemakaian Total = stand meter akhir – stand meter awal

= 11299kWh – 11065kWh

= 234

Maka total tagihan listrik bulan maret adalah:

= 234 x 605

= Rp. 141.570

2. Penghematan energi listrik di dalam Rumah

Penghematan energi yang dapat dilakukan di dalam rumah biasa sebagai berikut. Apabila penghuni rumah lupa mematikan lampu di ruang tamu, ruang dapur dan ruang kamar mandi selama 10 menit. Berarti perhitungannya sebagai berikut. Jenis lampu yang berada di dalam rumah terdiri dari :

a. Lampu TL dengan daya 60 VA, cos φ 0.8 jadi : P = 60 x 0.8 = 48 Watt.

Kerugian 1 lampu perhari 10 menit = 0.16 jam kerugian dalam WH (Watt hour) = 48 x 0.16 = 7.68 WH/hari = 0.768 kWH/hari. Kerugian untuk 3 buah lampu jenis TL jika semua lampu lupa dimatikan selama 10 menit adalah 3 x 0.768 = 2.304 kWH/hari Jadi total kerugian energi listrik akibat kelalaian pemilik rumah selama 10 menit adalah 2.304kWH/ hari.

b. Lampu TL dengan daya 18 VA, cos φ 0.8 jadi : P = 18 x 0.8 = 14.4 Watt.

Kerugian 1 lampu perhari 10 menit = 0.16 jam Kerugian dalam WH (Watt hour) = 14.4 x 0.16 = 2.304 WH/hari = 0.2304 kWH/hari. Kerugian untuk 3 buah lampu jenis TL jika semua lampu lupa dimatikan selama 10 menit adalah 3 x 0.2304 = 0.6912 kWH/hari. Jadi total kerugian energi listrik akibat kelalaian pemilik rumah selama 10 menit adalah 0.6912kWH/ hari.

Jadi total kerugian energi listrik dalam sepuluh menit perhari adalah 0.2304kWH/hari + 0.6912kWH/hari = 0.9216kWH/hari

c. Dengan menggunakan sensor gerak dan remote control dapat menghemat energi listrik sebagai berikut : Jumlah lampu yang memakai sensor gerak dan remote control adalah 8 buah jadi penghematan yang terjadi :

1. Untuk lampu 60VA = 3 buah x 0.2304 kWH = 0.6912 kWH/hari 2. Untuk lampu 18VA = 5 buah x 0.2304 kWH = 1.152kWH/hari.

Jadi penghematan energi listrik adalah 0.6912 kWH + 1.152 kWH = 1.8432 kWH/hari

d. Total penghematan yang didapat dengan menggunakan sensor gerak dan remote control adalah :

0.9216kWH/hari – 1.8432 kWH/hari = 0.9216 kWH/hari dan dapat menghemat energi listrik Sebesar

e. Jadi penghematan yang dilakukan dengan menggunakan sensor gerak dan remote tv adalah 4.608 kWH/hari dan menghemat sebesar 0.10 % dari total energi listrik yang dibutuhkan untuk penerangan didalam rumah biasa.

3. Penghematan energi listrik di luar Rumah

Lampu yang terpasang diluar rumah biasa adalah tiga buah lampu.

Dengan asumsi apabila tidak menggunakan sensor LDR maka pemilik rumah biasanya mematikan lampu setelah bangun tidur. Pemilik rumah menghidupkan lampu jam 18.30 sore dan mematikan lampu jam 7 pagi, padahal lampu harus dimatikan jam 6.30 pagi. Maka dapat dihitung sebagai berikut.

a. Kerugian energi listrik sebagai berikut : Lampu di luar rumah mempunyai daya 60VA dengan cos φ rumah biasa 0.8 jadi : P = 60 x 0.8 = 48 Watt. Dengan jumlah lampu 3 buah. Kerugian untuk 3 buah lampu tersebut jika lupa dimatikan selama setengah jam adalah = 3 x 48 x 0.5 = 72 WH = 0.72 kWH/hari. Energi listrik yang dipakai untuk semua lampu di luar rumah adalah = 3 x 48 x 13.5 jam = 194.4 WH = 0.1944 kWH/hari.

b. Dengan menggunakan sensor LDR terjadi penghematan sebagai berikut. Di rumah biasa sinar matahari muncul jam 6.30, jadi penghematan dengan menggunakan sensor LDR sebagai berikut : Energi listrik yang dipakai untuk semua lampu di luar rumah adalah

= 3 x 48 x 13 jam = 1.872 WH = 0.1872 kWH/hari

Jadi penggunaan energi listrik dengan menggunakan sensor LDR adalah 0.1872 kWH/hari.

c) Jadi penghematan energi listrik yang dapat dilakukan dengan menggunakan sensor LDR adalah sebesar 3.7% dari energi listrik yang digunakan di luar rumah. Jadi penghematan yang dapat dilakukan dengan sistem kendali pemakaian listrik pada penerangan di rumah biasa jalan sahabat 3 no 15 kecamatan tamalanrea adalah:

= 4.608kWH/hari + 0.72kWH/hari

= 5.328 kWH/hari

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Penghematan pemakaian kWh dengan menggunakan system kendali dapat menghemat sebesar 23.4% kWh /sehari, dengan penghematan biaya sebesar 6.17% dalam sebulan.

2. Sistem kendali pemakaian listrik untuk penerangan rumah ini masih sangat sederhana dan belum sempurna, maka disarankan agar dikembangkan lagi agar dapat mengendalikan semua peralatan elektronik dalam rumah

B. Saran

Adapun saran yang dapat penulis nyatakan dalam pembuatan alat ini adalah sebagai berikut :

1. System kendali pemakaian listrik ini alangkah baiknya dicoba pada gedung-gedung besar seperti: mall dan perkantoran baik pemerintah maupun kantor swasta.

2. Sistem ini hanya berfokus pada lampu listrik maka perlu dikembangkan pada alat-alat elektronik lainnya seperti ac, tv, mesin pompa air, mesin cuci dll.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Arianto Widyatmo, dkk, “Belajar Mikroprosessor mikrokontroler melalui computer PC”. (PT Elex Media Kompetindo, Jakarta 1994).

[2]. Afgianto Eko Putra, “Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/55 Teori dan Aplikasi”.

[3]. Atmel Corporation,”8-Bit Microcontroller With 8K Bytes Flash : AT9C52”, Data sheet 1999.

[4]. Herlan, Brilliant Adhi,”Rangkaian Dimmer Pengatur Iluminasi Lampu Pijar Berbasis Internally Triggered TRIAC”, Jurnal INKOM vol III no 1-2 halaman 14-21 Nop 2009.

[5].Futurlec,”ADC0808CCN”,http://www.futurlec.com/ADConv/ADC0808.shtml , ( Diakses 2.04.2013)

[6]. Kiki Prwiroredjo & Nyssa Asteria, “Detektor Jarak dengan Sensor Ultrasonik Berbasisi Mikcrocontroller”, jurnal JETri vol 7, no 2 halaman 41-52 Feb 2008.

[7]. National semiconduktor, “ 8-Bit µP Compatible A/D Converters With 8- Chanel Multiplexer”, ADC0808/ADC0808 Data Sheet. 2009