• Tidak ada hasil yang ditemukan

Sistem Kontrol Lampu Otomatis Untuk Menghemat Listrik Berbasis PIR Sensor

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Sistem Kontrol Lampu Otomatis Untuk Menghemat Listrik Berbasis PIR Sensor"

Copied!
17
0
0

Teks penuh

(1)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Arduino

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,

diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan

elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR

dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat

populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan

elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para

hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik

menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler

yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan

pustaka-pustaka (libraries) Arduino.

Gambar 2.1 Arduino

2.1.1 Kelebihan Arduino

Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus

(2)

Murah – Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan

platform mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu

bisa dibuat sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber

daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino

bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok

untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.

Sederhana dan mudah pemrogramannya – Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan

cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen,

Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika

mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja

akan mudah menggunakan Arduino.

Perangkat lunaknya Open Source – Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram

berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa

dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis

pada Bahasa C untuk AVR.

Perangkat kerasnya Open Source – Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan

ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa

saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras

(3)

Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat

perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.

Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada

bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer.

Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang

tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul

siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya

shield GPS, Ethernet,dll.

2.1.2 Arduino Pro mini

Arduino Pro Mini adalah board mikrokontroler dengan ATmega328. Memiliki 14

digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6

input analog, resonator on-board, tombol reset, dan lubang untuk pemasangan pin

header. Header enam pin dapat dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun

board breakout untuk memberikan daya USB dan komunikasi untuk board.

Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu objek.

Dengan Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau solder

langsung kabel. Pin tata letak kompatibel dengan Arduino Mini.

Ada dua versi Pro Mini. Satu berjalan pada 3.3V dan 8 MHz, yang lainnya di 5V

dan 16 MHz. Arduino Pro Mini dirancang dan diproduksi oleh SparkFun

(4)

Gambar 2.2 Arduino Pro Mini

2.1.3 Referensi Desain Arduino Pro Mini

Microcontroller ATmega328

Operating Voltage 3.3V or 5V (depending on model)

Input Voltage 3.35 -12 V (3.3V model) or 5 – 12 V (5V model) Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)

Analog Input Pins 6

DC Current per I/O Pin 40 mA

Flash Memory 32 kB (of which 0.5 kB used by bootloader)

SRAM 2 kB

EEPROM 1 kB

Clock Speed 8 MHz (3.3V model) or 16 MHz (5V model)

Arduino Pro Mini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout

terhubung ke nya enam pin header, atau dengan tegangan 3.3V atau

5V (tergantung pada model) pada pin Vcc. Ada tegangan regulator di papan

sehingga dapat menerima tegangan sampai 12VDC. Jika Anda memasok listrik

(5)

RAW berfungsi Untuk memasok tegangan baku untuk papan.

VCC mempunyai Tegangan 3,3 atau 5 volt.

GND sebagai Ground.

2.1.4 Memory dan Input-Output Arduino Pro Mini

a. Memory

ATmega328 memiliki 32 kB flash memori untuk menyimpan kode (yang

0.5kB digunakan untuk bootloader). Memiliki 2 kB SRAM dan 1kBs

EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan library EEPROM).

b. Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Pro Mini dapat digunakan sebagai

input atau output, menggunakan pinMode (), digitalWrite (), dan

digitalRead () fungsi. Mereka beroperasi di 3,3 atau 5 volt (tergantung pada

model). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan

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

kOhms.

Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

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

mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke TX-0 dan

RX-1 pin header enam pin.

Interupsi eksternal: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk

memicu interupsi pada nilai rendah, naik atau jatuh tepi, atau

(6)

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan

analogWrite () fungsi.

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung

komunikasi SPI, yang, meskipun disediakan oleh hardware, saat ini

tidak termasuk dalam bahasa Arduino.

LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin

adalah nilai HIGH, LED menyala, ketika pin LOW, itu off.

Pro Mini memiliki 8 input analog, yang masing-masing

menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Empat

dari mereka berada di header di tepi papan; dua (input 4 dan 5) pada

lubang di bagian dalam papan. Input analog ukuran dari tanah ke

VCC.

Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi

menggunakan library Wire.

Arduino Pro Mini memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi

dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. The

ATmega328 menyediakan UART TTL komunikasi serial, yang tersedia

pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Perangkat lunak Arduino termasuk

monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana yang akan

dikirim ke dan dari papan Arduino melalui koneksi USB.

Sebuah perpustakaan SoftwareSerial memungkinkan untuk komunikasi

serial pada salah digital pin Pro Mini. The ATmega328 juga mendukung

(7)

perpustakaan kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C; melihat

referensi untuk rincian. Untuk menggunakan komunikasi SPI, silakan lihat

datasheet ATmega328.

2.1.5 Pemrograman dan Reset Otomatis

a. Pemrograman

Arduino Pro Mini dapat diprogram dengan software Arduino.

ATmega328 pada Arduino Pro Mini sudah preburned dengan bootloader yang

memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru untuk itu tanpa

menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi

menggunakan protokol asli STK500.

b. Reset Otomatis

Ketimbang membutuhkan pers fisik tombol reset sebelum upload, Arduino

Pro Mini dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk reset oleh

perangkat lunak yang berjalan pada komputer yang terhubung. Salah satu pin

pada header enam pin terhubung ke garis reset dari ATmega328 melalui 100

nF kapasitor. Pin ini terhubung ke salah satu jalur kontrol hard wire dari

USB-to-serial konverter yang terhubung ke header. Software Arduino menggunakan

kemampuan ini untuk memungkinkan Anda untuk meng-upload kode dengan

hanya menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti dapat

(8)

2.2 Sensor PIR (Passive Infra Red)

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.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.

2.2.1 Bagian-bagian dari Sensor PIR

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

1. Fresnel Lens

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan

sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar.

Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan

mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari

pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan

utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti

dengan lensa plain polikarbonat.Lensa Fresnel juga berguna dalam

(9)

sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan

sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

3. Pyroelectric Sensor

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.Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus

listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif

tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika

sinar matahari mengenai solar cell.

4. Amplifier

Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada

material pyroelectric.

(10)

Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh

komparator sehingga mengahasilkan output.

2.2.2 Cara kerja pembacaan sensor PIR

Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor

pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor

pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari

bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3).

Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog

oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan

oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit).

Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak

mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra

merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra

merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang

tersebut sensor tidak akanmendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu

badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang

antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang

tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang

dirancang untuk mendeteksi manusia).

2.3 Lampu

Lampu adalah salah satu penerangan buatan, lampu merupakan salah satu

(11)

mungkin kita bisa menggunakn obor, lampu minyak atau penerangan lainnya,

tetapi dalam penggunaannya tidak semudah dengan lampu dan cahaya nya pun

tentu jelas lebih terang lampu dibanding dengan penerangan lainnya.

Lampu sendiri pun memiliki beberapa jenis dan kegunaan fungsi tersendiri yaitu:

a. Lampu Pijar

Lampu yang pertama kali dikembangkan dan disempurnkana oleh Thomas

Alfa Edison. Namun sayangnya lampu ini membutuhkan dan banyak

memakan energi , dan ketahanan lampu ini tidak dapat bertahan lama

hanya berkisar 3-4bulan.

Warna kuning dari lampu pijar terasa hangat, dan lampu ini banyak

digunakan dan dimanfaatkan oleh para perternak ayam.

Gambar 2.3 Lampu Pijar

b. Lampu LED

Lampu LED memancarkan cahaya lewat aliran listrik yang relatif tidak

menghasilkan banyak panas, karena itu lampu led terasa dingin dipakai

karena tidak memberikan banyak efek panas seperti lapu pijar. Lampu led

juga memiliki berbagai macam warna lampu yang indah dan menarik

(12)

Lampu led juga merupakan lampu paling hemat energi diantar jenis lampu

lainnya.

Gambar 2.4 Lampu LED

c. Lampu TL

Lampu TL atau lampu neon kini bentuk mulai berkembang dengan

bermacam-macam bentuk seperti spiral. Lampu TL lebih hemat dibanding

denga lampu pijar namun tergantung dengan kualitas dari lampu itu

sendiri, bila dia berkualitas buruk maka lampu TL ini hanya akan bertahan

4-6 bulan saja.

(13)

2.4 Catu Daya

Sebuah mikroprosesor akan dapat bekerja dengan sempurna apabila

diberikan tegangan listrik dari catu daya yang stabil pada tegangan kerjanya, oleh

karena itu pada bab ini dijelaskan rangkaian dasar catu daya sesuai dengan

tegangan yang dibutuhkan sistem mikroprosesor. Catu daya yang dibutuhkan oleh

sistem mikroprosesor umumnya satu sumber dengan tegangan listrik sebesar +5

volt yang diperuntukan khusus memberikan catu pada mikroprosesor, rangkaian

digital pendukung berupa tegangan untuk komponen-komponen TTL, dan untuk

rangkaian tertentu dengan tegangan +/- 12 volt seperti konversi digital ke analog

serta untuk memori (RAM) dinamik dengan tegangan – 5 volt.

Catu daya 5 volt dapat dibangun dari rangkaian dasar penyearah 4 dioda

yang membentuk model penyearah gelombang penuh, oleh karena dibutuhkan

tegangan 5 volt dengan stabilitas tegangan yang tinggi maka dibutuhkan sebuah

rangkaian penstabil tegangan. Pada prinsipnya penstabil tegangan harus diberikan

tegangan masukan lebih tinggi dari 5 volt, agar IC penstabil tegangan tidak terlalu

panas maka tegangan masukan yang berasal dari sebuah transformator diambil

dengan tegangan antara 7,5 volt sampai 9 volt serta kemampuan memberikan

aruslistrik sebesar 2 ampere.

(14)

Gambar 2.6 menunjukan sebuah rangkaian catu daya 5 volt dengan

menggunakan penstabil tegangan 7805, dimana transformator berfungsi sebagai

penurun tegangan dari 220 volt (AC) menjadi tegangan 7,5 volt (AC). Melalui 4

buah dioda yang terpasang secara metode jembatan tegangan tersebut disearahkan

menjadi arus DC gelombang penuh, dengan memasang sebuah filter berupa

kondensator 4700 uF/16 volt maka gelombang penuh tersebut dibuat menjadi arus

listrik searah. Selanjutnya tegangan DC yang keluar dari filter (kondensator)

dibuat agar stabil selalu mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt (konstan), untuk

itu dipasang sebuah IC penstabil tegangan dengan tipe 7805. Dengan memasang

IC 7805 inilah didapatkan tegangan yang stabil sebesar 5 volt dan dapat

menyediakan arus searah sebesar 2 ampere. Yang perlu diperhatikan dalam

rangkaian ini adalah jangan sampai rangkaian diode jembatan terbalik,

pemasangan polaritas kondensator filter terbalik hal ini akan menyebabkan

kondensator meletus dan jangan sampai memasang IC penstabil tegangan tertukar

kaki-kakinya.

Rangkaian yang ditunjukan pada gambar 2.1 cukup baik untuk digunakan

sebagai pemberi tegangan dan arus listrik pada sistem mikroprosesor, karena

berdasarkan hasil pengujian dengan memberikan beban yang bervariasi mulai 0

ampere sampai 2 ampere ternyata tegangan tetap stabil + 5 volt. Agar kualitas

lebih baik lagi maka IC 7805 perlu diberi pendingin dari bahan aluminium,

sehingga panas yang tinggi pada IC 7805 tidak terjadi lagi. Oleh karena sistem

kerja clock mikroprosesor memiliki frekuensi tinggi maka perlu dipasangkan filter

untuk frekuensi tinggi, untuk itu dua kondensator yang masing-masing besarnya

(15)

2.5 Relay

Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi

medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di

sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan

oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.Logam

ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan elektromagnetis.

Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam, logam tersebut

menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara. Cara ini kerap digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam

ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus

listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke

lilitan diputuskan.

Gambar 2.7 Rangkaian Dasar Relay

Berikut ini penjelasan dari gambar di atas:

Amarture, merupakan tuas logam yang bisa naik turun. Tuas akan turun jika tertarik oleh magnet ferromagnetik (elektromagnetik) dan akan

(16)

Spring, pegas (atau per) berfungsi sebagai penarik tuas. Ketika sifat kemagnetan ferromagnetik hilang, maka spring berfungsi untuk menarik

tuas ke atas.

Shading Coil, ini untuk pengaman arus AC dari listrik PLN yang tersambung dari C (Contact).

NC Contact, NC singkatan dari Normally Close. Kontak yang secara default terhubung dengan kontak sumber (kontak inti, C) ketika posisi

OFF.

NO Contact, NO singkatan dari Normally Open. Kontak yang akan terhubung dengan kontak sumber (kontak inti, C) kotika posisi ON.

Electromagnet, kabel lilitan yang membelit logam ferromagnetik. Berfungsi sebagai magnet buatan yang sifatya sementara. Menjadi logam

magnet ketika lilitan dialiri arus listrik, dan menjadi logam biasa ketika

arus listrik diputus.

Aplikasi Rangkaian Pemicu Relay, ini adalah rangkaian / alat yang akan memicu relay untuk menjadi ON ketika sesuai situasi / kondisi tertentu.

Rangkaian pemicu ini biasanya memiliki sensor atau rangkaian timer

(memanfaatkan 'time delay'). Rangkaian yang menggunakan sensor

misalnya sensor suhu, sensor air, sensor cahaya, sensor arus, dll.

Sedangkan rangkain timer misalnya timer pada mesin cuci, timer tv, dll.

Sebenarnya aplikasi relay banyak sekali. Dari mobil-mobilan, kulkas, lampu

sein motor dan mobil, pompa air otomatis, hingga peralatan pada pesat terbang.

(17)

5 volt, 12 volt hingga yang bervoltase tinggi. Keuntungan kita dalam

menggunakan relay:

1. Kita bisa membuat rangkaian otomatis penyambung/pemutus (switch)

tegangan AC dan DC

2. Relay bisa digunakan pada switch tegangan tinggi

3. Relay juga menjadi solusi pada switch dengan arus yang besar

Gambar

Gambar 2.1 Arduino
Gambar 2.2 Arduino Pro Mini
Gambar 2.3 Lampu Pijar
Gambar 2.4 Lampu LED
+2

Referensi

Dokumen terkait

v0 Gambar 3.12 Graf Total dari Graf Kipas F5 Berdasarkan gambar graf total di atas dan sesuai dengan definisi dari multiplisitas sikel maka diperoleh sikel yang disjoint sisi adalah:

Pengembangan diri merupakan kegiatan pendidikan di luar mata pelajaran sebagai bagian integral dari kurikulum sekolah/madrasah.Kegiatan pengembangan diri dilakukan melalui

Saat ini, penerapan teknologi semakin berkembang dan mulai merambah ke berbagai sektor. Semua aktivitas yang dilakukan oleh sebuah bidang usaha semakin tidak terlepas dari pengaruh

Hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kesadaran manajemen akan pentingnya peningkatan komitmen terhadap pelaksanaan K3 di tempat kerja, serta kesadaran

1) Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan yaitu Penerapan model pembelajaran Talking Stick dapat meningkatkan hasil belajar peserta didik

Berdasarkan alur pikir bahwa kasus malaria -> nyamuk An. sundaicus -> larva/jentik An. sundaicus -> tempat perkembangbiakkan dengan salinitas yang kondusif ->

penulisan tugas akhir yang berjudul “Peningkatan Kematangan Emosional Melalui Bimbingan Kelompok Pada Remaja PPA IO-935 “Air Hidup” Surakarta”.. Penulis menyadari

Berdasarkan paparan diatas, materi-materi pendidikan yang ada dalam konsep al-Zarnuji meliputi : Materi akidah, hukum Islam yang meliputi : hukum-hukum Ibadah dan Muamalah,