LAPORAN PROYEK LAMPU JALAN OTOMATIS MATA

(1)

PROJECT SENSOR DAN TRANDUSER

LAMPU JALAN OTOMATIS

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 1

1.4 Manfaat ... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 2

BAB III METODOLOGI DAN PERANCANGAN ... 3

3.1 Spesifikasi sistem dan prinsip kerja ... 3

3.2 Blok diagram ... 3

3.3 Perancangan sistem ... 3

3.4 Diagram Skematik ... 5

BAB IV PEMBAHASAN ... 6

4.1 Flowchart pemrograman ... 6

4.2 Implementasi dan Hasil uji ... 6

BAB V PENUTUP ... 8

5.1 Kesimpulan ... 8

5.2 Saran ... 8

Daftar Pustaka ... 9

Lampiran 1: Source code ... 10

(2)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada abad ke 21 ini persoalan energi listrik menjadi suatu hal penting yang

banyak diperbincangkan. Ketergantungan pada Sumber Daya Alam yang tidak dapat

diperbaharui seperti minyak bumi dan batu bara yang semakin tipis membuat

krisis energi listrik semakin menghantui kita. Untuk itu mulai banyak dikembangkan

pembangkitan energi listrik dari sumber lain yang dapat tersedia selalu dan juga

lebih ramah lingkungan. Seperti energi matahari, angin, air atau yang lainnya. Hal

ini jelas sangat membantu dari segi produksi energi listrik. Tapi dengan jumlah

manusia yang semakin banyak jelas dibutuhkan sumber energi yang banyak pula

untuk menghasilkan energi listrik. Untuk itu juga perlu dipikirkan penghematan

sebagai pengguna energi listrik dalam memanfaatkan energi listrik yang ada

sekarang ini, bukan hanya sekedar penambahan jumlah energi listrik yang

dihasilkan.

Penerangan manusia pada malam atau pada saat keadaan gelap yang biasa

disebut lampu adalah salah satu alat listrik yang banyak digunakan manusia di

kehidupan sehari-hari. Hampir semua tempat menggunakan lampu sebagai

penerangannya. Penggunaan lampu di jalan raya sering kali terjadi pemborosan

energy listrik. Kadang ketika sudah siang dan keadaan sudah terang lampu tetap saja

masih menyala, sehingga menyia-nyiakan cahaya lampu yang dihasilkan dan

pemborosan energi listrik. Atau juga ketika keadaan sedikit gelap, tetapi jika tidak

ada kendaraan yang lewat tetap saja lampu menyala yang seharusnya hal ini bisa

dihemat dengan hanya menyalakan lampu sesuai kebutuhan saja.

Oleh sebab itu, kami membuat suatu perancangan untuk mengatasi masalah

tersebut yaitu lampu penerangan yang dapat menyala dan mati secara otomatis

(3)

2

akan secara otomatis menyala hanya jika terdeteksi ada kendaraan atau seseorang

yang melewati jalan tersebut jika tidak ada gerakan dari benda bergerak atau

manusia maka lampu ini akan tetap mati . Namun ketika keadaan sudah pagi dan

terang karena adanya sinar matahari, maka lampu akan otomatis padam

meskipun terdeteksi gerakan dari benda bergerak maupun manusia. Sehingga

dengan hal ini kita dapat lebih menghemat energi listrik yang digunakan,

karena lampu hanya menyala jika seperlunya saja dan energi listrik yang

digunakan juga akan lebih kecil daripada menyalakan keseluruhan lampu.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang, rumusan masalah yang didapat adalah

sebagai berikut :

1. Bagaimana merancang sistem Lampu Jalan Otomatis menggunakan Arduino

uno ?

membuat lampu jalan otomatis untuk membantu dalam penghematan energi listrik

dan juga memberi penjelasan kepada masyarakat untuk dapat menghemat

energi listrik dan membangun generasi yang hemat energi. Dapat juga

mensukseskan program pemerintah untuk dapat menghemat listrik dan program

listrik untuk rakyat, sehingga semua lapisan masyarakat dapat memanfaatkan

(4)

3

1.4 Manfaat

Kegunaan Perancangan Lampu Jalan Otomatis ini adalah untuk dapat

menyalakan dan mematikan lampu secara otomatis. Sehingga alat ini dapat

menghemat energi listrik yang dibutuhkan untuk menerangi suatu jalan.

(5)

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi landasan pustaka yang meliputi tinjauan pustaka dan dasar

teori yang diperlukan untuk penelitian. Tinjauan pustaka membahas penelitian yang

telah ada dan yang diusulkan. Dasar teori membahas teori yang diperlukan untuk

menyusun penelitian yang diusulkan.

2.1 Tinjauan pustaka

Penelitian yang dilakukan oleh Sudirman H Sihombing, dkk yang dilakukan

pada tahu de ga judul La pu Pe era ga Pi tar He at E ergi i i

menggunakan alat tambahan yaitu Op-amp, transistor dan Adaptor. Pada penelitian

ini cahaya pada led bisa diatur dengan tambahan alat tersebut, sehingga

pencahayaan tersebut bisa memancar sesuai keadaan lingkungan ehingga tidak

boros energy listrik.

Penelitian lain yang dilakukan oleh Galih Rakasiwi di tahun 2014 dengan judul Protot pe Pe go trola La pu de ga A droid Ber asis Ardui o ia Wifi . Dimana pada Sistem kendali ini memanfaatkan wifi yang ada dalam Smartphone Android yang terhubung dengan router. Kemudian sinyal yang masuk akan diproses oleh Arduino dan Ethernet shield sebagai pusat kendali. Untuk beberapa ruangan akan menggunakan sensor gerak Passive Infrared Receiver (PIR), yang bertujuan untuk mengotomatiskan status on atau off lampu saat

(6)

5

2.2 Dasar teori

Dasar teori membahas teori yang diperlukan untuk menyusun penelitian

yang diusulkan.

2.2.1 LDR (Light Dependent Resistor)

LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai

resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap.

Gambar 2.1 Sensor LDR Sumber : www.globalsources.com

LDR juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature

negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk

dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara

umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama konduktivitas atau

resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang

diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang

keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan

cahaya menjadi listrik terjadi. CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap

panjang gelombang dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut

dinamakan karakteristik respon spectrum dan diberikan oleh pabrik. CDS banyak

digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik (AC) dibandingkan denagn

(7)

6

2.2.2 Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan

infrared. Sesuai dengan namanya Passive, sensor ini hanya merespon energi dari

pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi

olehnya. 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.

Gambar 2.2 Sensor PIR Sumber : www.robotshop.com

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja 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.

Ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap

pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki

(8)

7

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.

2.2.3 LED (Light-Emitting Diode)

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode)

adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak

koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk

elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor

yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat.

Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah

dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh,

atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang

disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction

dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia

jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Gambar 2.3 LED (Light-Emitting Diode) Sumber : duniaelektro.com

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu

warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n

junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium,

(9)

8

sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak,

dan ultraungu dekat.

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi.

Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila

diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang

hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah

sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang

melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi

cahaya. Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah.

Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah

LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik

dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun

bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang

diberikan adalah tegangan maju. Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk

dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri

maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah

jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED

diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah

arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED

mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan

bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk

membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila

tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang

(10)

9

BAB III

METODOLOGI DAN PERANCANGAN

3.1 Spesifikasi sistem dan prinsip kerja 3.1.1 Arduino UNO

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet ATmega328). Arduino Unomemiliki 14 digital pin input/output, dimana 6 pin digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB, jack catu daya eksternal, header ICSP, dan tombol reset.

14 pin digital Arduino dapat digunakan sebagai input atau output,

menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi

pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40

mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default) dari 20-50

kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi spesial:

 Serial: pin 0 (RX) dan 1 (TX) Digunakan untuk menerima (RX) dan

mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin ATmega8U2

USB-to-Serial TTL.

 Eksternal Interupsi: Pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau perubahan

nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk rinciannya.

 PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 Menyediakan 8-bit PWM dengan fungsi analogWrite()

(11)

10  LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan menyala ketika

diberi nilai HIGH

Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5, yang masing-masing

menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default mereka

mengukur dari ground sampai 5 volt, perubahan tegangan maksimal menggunakan

pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu, beberapa pin tersebut memiliki

spesialisasi fungsi, yaitu TWI: pin A4 atau SDA dan A5 atau SCL mendukung

komunikasi TWI menggunakan perpustakaan Wire.

Ada beberapa pin lainnya yang tertulis di board:

 AREF. Tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan fungsi analogReference().

 Reset. Gunakan LOW untuk me-reset mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset.

(12)

11

3.2 Blok diagram

Tahap blok diagram sistem ini bertujuan agar perancangan sistem penelitian

yang dilakukan menjadi terstruktur. Diagram blok sistem pada penelitian ini seperti

Gambar 3.1 berikut:

Gambar 3.1. Blok diagram sistem

3.3 Perancangan sistem a. Perancangan hardware

Pada perancangan hardware ini menggunakan serial komunikasi pada 9600 bps.

Port yang digunakan yaitu A0 sebagai analog pin digunakan untuk LDR, 13 sebagai

Output pin dan 7 sebagai input Pin dari sensor PIR yaitu sensor digital. Serial port

digunakan sebagai output dari 2 sensor.

Pemasangan posisi sensor terdapat pada Gambar 3.2 dengan sensor LDR

berada diatas sebagai pendeteksi cahaya yang diterima dan sensor PIR diletakkan

dibawah untuk mendeteksi pergerakkan dijalan ketika ada manusia yang berjalan

dibawah lampu.

LDR

PIR

Aduino uno

(13)

12

Gambar 3.2. Perancangan peletakan sensor lampu jalan otomatis

b. Perancangan konversi ADC

Perancangan ADC harus dijelaskan untuk pembacaan sensor analog. Uraikan

tegangan referensi yg digunakan (Vref), berapa bit ADC yang digunakan, serta

jelaskan dalam bentuk tabel contoh hasil pembacaan sensor analog menggunakan

ADC. Contoh penggunaan tabel untuk menjabarkan informasi berupa tabulasi data

dapat mengacu pada Tabel 3.1. perhatikan bahwa caption tabel berada di atas,

sedangkan gambar berada di bawah.

Tabel 3.1. Hubungan Nilai Pembacaan sensor dan Hasil Konversi ADC

Suhu (°C) Nilai tegangan (mV) Hasil konversi ke Nilai digital/numeric

20 200 70

23 230 75

25 250 80

(14)

13

3.4 Diagram Skematik

Gambar 3.4. Schematic diagram lampu jalan otomatis

D1 : lampu LED

R1 : Sensor LDR

R2 : Resistor 220 ohm

(15)

14

BAB IV PEMBAHASAN

4.1

Flowchart pemrograman

Diagram flowchart pembuatan lampu jalan otomatis di jelaskan pada Gambar

4.1 berikut.

Gambar 4.1. Flowchartsistem 4.2 Implementasi dan Hasil uji

4.2.1 Pemasangan Hardware

Pada pemasangan hardware berikut ini pin yang digunakan pada arduino

sebagai input/output sensor yaitu D13,D7, dan A0. Pada sensor LDR

Start

Matikan lampu Membaca nilai _{sensor LDR} Nyalakan lampu

Membaca nilai sensor PIR

Gelap

Ada orang

Y Y T

(16)

15

menggunakan pin A0 untuk iput data analog yang dikeluarkan oleh sensor LDR,

sensor PIR menggunakan pin D7 unutk menerima data berupa digital dan LED

sebagai lampu menggunakan pin D13 untuk output LED secara digital.

4.2.2 Uji Coba Hardware

Pada proses uji coba alat ini lampu akan menyala jika sensor dari LDR

yang membaca cahaya yang ada diruangan kurang dari 600 melalui serial

monitor dan sensor PIR membaca jika ada pergerakan maka yang keluar dari

serial monitor bernilai 1. Jika salah salah satu dari sensor tidak memenuhi

syarat dari program tersebut maka lampu tidak akan menyala, kedua sensor PIR

(digital) dan sensor LDR (analog) saling berhubungan antara kedua sensor

(17)

16

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pembahasan tentang Perancangan Lampu Jalan Otomatis, maka

diambil kesimpulan :

1. Dengan adanya system ini, maka dapat memperkecil peghabisan daya energy

listrik.

2. Dengan adanya perancangan lampu ini energy listrik yang dikeluarkan hanya

digunakan seperlunya saja sesuai dengan kebutuhan.

5.2 Saran

Untuk pengembangan lebih lanjut maka penulis memberikan saran yang

sangat bermafaat dan dapat membantu mahasiswa atau orang yang akan

melakukan pengembangan alat untuk masa yang akan datang, yaitu perlunya

penambahan pembacaan sensor pir dengan keadaan 180 derajat sehingga sensor

dapat mendeteksi keberadaan benda bergerak ataupun manusian dengan sudut 180

(18)

17

DAFTAR PUSTAKA

Dunia Elektro. . Led “uper Bright Putih [online]

(http://duniaelektro.com/product_info.php/led-super-bright-10mm-putih-p-1810) diakses pada 19 Juni 2016.

Rakasiwi, Galih. 2014. P‘OTOTYPE PENGONT‘OLAN LAMPU DENGAN ANDROID

BE‘BA“I“ A‘DUINO VIA WIFI Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah, Surakarta

Robot Shop. 2016. Adjusta le PI‘ Motio “e sor [online]

(http://www.robotshop.com/en/adjustable-pir-motion-sensor.html) diakses pada 18 Juni 2016

Sudirman H, et all. 2010. LAMPU PENE‘ANGAN PINTA‘ HEMAT ENE‘GI Universitas Diponegoro, Semarang

(19)

1 LAMPIRAN I: SOURCE CODE

//Platform yang digunakan adalah Arduino.

// These constants won't change. They're used to give names // to the pins used:

const int analogInPin = A0; // Analog input pin that the potentiometer is attached to const int OutPin = 13; // Analog output pin that the LED is attached to

const int inputPin = 7;

int sensorValue = 0; // value read from the pot

int outputValue = 0; // value output to the PWM (analog out) int val = 0;

void setup() {

// initialize serial communications at 9600 bps: Serial.begin(9600);

sensorValue = analogRead(analogInPin); val = digitalRead(inputPin);

(20)

2

} else{

if (val == HIGH) {

digitalWrite(OutPin,HIGH); }else{

digitalWrite(OutPin,LOW); }

}

// print the results to the serial monitor: Serial.print("pir = ");

Serial.print(val); Serial.print("\t LDR = "); Serial.println(sensorValue);

// wait 2 milliseconds before the next loop // for the analog-to-digital converter to settle // after the last reading:

(21)

3

LAMPIRAN II: Datasheet Sensor

1. Sensor PIR (RB-Ite-116)

Spesifikasi :

• I put Voltage: DC . -20V

• “tati urre t: uA

• Output sig al: , V or V Output high he otio dete ted

• “e tr A gle: degree

• “e tr Dista e: a

• “hu t for setti g o eride trigger: H - Yes, L – No

• Module T pe: “e sor • Weight: . g • Board “ize: NULL

• Versio : .

• Operation Level: Digital 5V

• Po er “uppl E ter al: V

Sumber :

(22)

4

2. Sensor LDR

Spesifikasi :

 Types: GL3516, GL5528, GL4537-1, GL7537-2, GL12539, GL20516,GL20528, GL20537-1, GL20537-2 and GL20539

 Voltage: 250V DC

 Ambient temperature: -30 to 70°C

 Spectral peak: 540mm

 R: 0.6 to 0.8

 Response time: 30ms, rise time and 30ms decay time

 Various dimensions and resistances are available