LAMPU SOLAR PANEL OTOMATIS HEMAT ENERGI BERTENAGA MATAHARI MENGGUNAKAN SENSOR
LIGHT DEPENDENT RESISTOR
LAPORAN PROJECT AKHIR 2
ANGGI RIZKIA MARGOLANG 152411054
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
LAMPU SOLAR PANEL OTOMATIS HEMAT ENERGI BERTENAGA MATAHARI MENGGUNAKAN SENSOR
LIGHT DEPENDENT RESISTOR
LAPORAN PROJECT AKHIR 2
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
ANGGI RIZKIA MARGOLANG 152411054
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
PERNYATAAN ORISINALITAS
SISTEM OTOMATISASI LAMPU TAMAN HEMAT ENERGI BERTENAGA MATAHARI MENGGUNAKAN SENSOR
CAHAYA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 04 Juni 2018
Anggi Rizkia Margolang 152411054
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Judul : Lampu Solar Panel Otomatis Hemat Energi Bertenaga Matahari Menggunakan Sensor Light Dependent Resistor
Kategori : Project Akhir 2
Nama : Anggi Rizkia Margolang
Nomor Induk Mahasiswa : 152411054
Program Studi : D-III Metrologi dan Instrumentasi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA)
Disetujui di Medan, Juni 2018
Ketua Program Studi Pembimbing, D3 Metrologi dan Instumentasi
Dr. Diana A. Barus, M.Sc Dr. Diana A. Barus, M.Sc NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 19660729 199203 2 002
LAMPU SOLAR PANEL OTOMATIS HEMAT ENERGI BERTENAGA MATAHARI MENGGUNAKAN SENSOR LIGHT
DEPENDENT RESISTOR
ABSTRAK
Solar panel berfungsi untuk menangkap cahaya sinar matahari yang akan diubah menjadi energi listrik melalui proses photovoltaic. Listrik yang dihasikan oleh solar panel langsung disimpan di dalam baterai litium. Saat solar panel bekerja (mengecas), maka lampu indikator akan menyala berwarna merah. Jika proses pengisian energi dari solar panel ke baterai sudah penuh maka lampu indikator akan mati secara otomatis. Lampu ini akan bekerja ketika sensor LDR terkena cahaya maka nilai hambatan dari sensor akan berkurang sehingga pada input dari mikrokontroler akan berada dalam posisi High dan dapat diputuskan apakah lampu akan dinyalakan atau tidak. Dalam pemrograman mikro- kontroler lampu akan menyala dalam keadaan gelap. Ketika sensor dalam posisi Low memiliki hambatan yang besar maka sensor akan otomatis menyalakan lampu dan ketika posisi High maka lampu akan otomatis padam. Tujuan dari alat ini adalah untuk mengotomatiskan lampu penerangan yang berada di ruangan sehingga tidak perlu lagi lampu tersebut dimatikan atau dihidupkan secara manual.
Kata kunci : Alat, Komponen, Lampu, LDR, Otomatis.
SOLAR PANEL LAMP AUTOMATIC SAVE ENERGY SUNNIGHT USING SENSOR LIGHT DEPENDENT RESISTOR
ABSTRACT
Solar panels function to capture the sunlight that will be converted into electrical energy through the photovoltaic process. Electricity generated by solar panels directly stored in lithium batteries. When the solar panels work (menyas), then the indicator light will turn red. If the process of charging energy from the solar panel to the battery is full then the indicator light will turn off automatically. This light will work when the LDR sensor is exposed to light then the value of the resistance of the sensor will be reduced so that the input of the microcontroller will be in the High position and can be decided whether the light will be turned on or not. In programming the microcontroller lights will light up in the dark. When the sensor in Low position has a big obstacle then the sensor will automatically turn on the lights and when the High position then the light will auto- matically off. The purpose of this tool is to automate the lights that are in the room so no need to turn off the lights or turned on manually.
Keywords : Toll, Component, Lights, LDR, automatic.
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini dengan judul Rancang Bangun Lampu Taman Hemat Energi Menggunakan Sensor Cahaya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Diana A. Barus, M.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU dan juga selaku pembimbing yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan tugas akhir ini.
Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staff dan Dosen Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU, pegawai FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak terlupakan kepada Bapak, Ibu dan keluarga yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan, 04 Juni 2018
Anggi Rizkia Margolang
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Rumusan Masalah 2
1.3. Batasan Masalah 2
1.4. Tujuan Penulisan 2
1.5. Sistematika Penulisan 2
BAB 2 DASAR TEORI
2.1. Sensor 4
2.1.1. Sensor LDR 4
2.2. Solar Panel 5
2.2.1. Cara Kerja Solar Panel 5
2.3. Pengertian Arduino 6
2.3.1. Arduino ProMini 6
2.3.2. Referensi Desain Arduino ProMini 7
2.3.3. Pemrograman dan Riset Otomatis 8
2.4. Mikrokontroler ATMega328p 8
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega328p 9
2.4.2. Fitur Mikrokontroler ATMega328p 11
2.5. Bola Lampu 11
BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Perancangan Sistem 13
3.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega328p 13
3.3. Rangkaian Pada Arduino ProMini 14
3.4. Diagram Alir Program 16
3.5. Gambar Keseluruhan Rangkaian 17
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1. Pengujian Mikrokontroler 18
4.2. Pengujian Panel Surya 18
4.3. Pengujian Sensor 19
4.4. Pengujian Rangkaian Keseluruhan 20
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 21
5.2. Saran 21
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
2.1. Arduino Promini
4.1. Pengukuran Output Panel Surya 15
4.2. Data Sensor 16
4.3. Pengujian Keseluuruhan Sistem 17
DAFTAR GAMBAR
2.1. Sensor LDR 4
2.2. Solar Panel 5
2.3. Arduino Promoni 6
2.4. Mikrokontroler ATMega328p 8
2.5. Bola Lampu 10
3.1. Rangkaian Sistem 11
3.2. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega328p 11
3.3. Arduino Promini 12
3.4. Diagram Alir 13
3.5. Rangkaian Keseluruhan 14
4.1. Rangkaian Pengujian Mikrokontroler ATMega328p 15
4.2. Pengambilan Data 16
4.3. Proses Pengambilan Data 16
4.4. Proses Pengambilan Data 17
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan era globalisasi saat ini berdampak pada kebutuhan konsumsi energi listrik yang semakin meningkat. Energi Surya adalah sumber energi yang tid- ak akan pernah habis ketersediaannya dan energi ini juga dapat di manfaatkan se- bagai energi alternatif yang akan di ubah menjadi energi listrik, dengan menggunakan solar panel. Penggunaan energi alternatif adalah solusi terbaik untuk memecahkan masalah berkurangnya pasokan listrik dari PLN. Dimana dengan menggunakan energi surya yang disimpan pada baterai akan dapat digunakan secara otomatis sebagai penerangan di malam hari tanpa harus menggunakan energi listrik dari PLN.
Melimpahnya energi di sekitar kita yang bisa didapatkan gratis bisa di- maksimalkan untuk mendapatkan energi listrik. Adalah sinar matahari, sumber ener- gi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik. Sudah banyak bentuk pem- anfaatan sinar matahari untuk menghasilkan listrik. Salah satunya adalah lampu yang memanfaatkan sumber daya matahari sebagai energi utama untuk menyalakan lam- pu.Hingga saat ini, lampu yang memanfaatkan sinar matahari banyak digunakan se- bagai lampu penerangan jalan atau lampu penerangan di dalam ruangan.
Penggunaan listrik secara berlebihan bisa menimbulkan emisi karbon yang mencemari lingkungan. Sangat diperlukan sumber energi terbarukan untuk memen- uhi kebutuhan listrik saat ini salah satunya menggunakan energi matahari (Solar Panel). Solar panel sejak tahun 1970- an telah mengubah cara pandang kita tentang energi dan memberi jalan baru bagi manusia untuk memperoleh energi listrik. Solar panel berfungsi untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik.
Prinsip utama kerja lampu ini adalah menangkap energi matahari dan me- nyimpan energi tersebut di dalam baterai. Pada siang hari, solar panel yang berada di bagian atas lampu menangkap cahaya atau sinar. Tak hanya sinar matahari yang di- tangkap tetapi juga sinar UV pada saat matahari tidak bersinar terang juga bisa di- tangkap oleh perangkat solar panel. Dengan demikian, dalam kondisi cuaca mendung atau berawan, solar panel masih dapat melakukan fungsinya untuk menangkap ener-
2
gi. Hal ini berbeda jika tidak ada sinar matahari seperti pada saat malam, maka solar panel tak bisa mendapatkan energi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertararik untuk mengangkat permasalahan tersebut kedalam Proyek ini dengan judul“LAMPU SOLAR PANEL OTOMATIS HEMAT ENERGI BERTENAGA MATAHARI MENGGUNAKAN SENSOR LIGHT DEPENDENT RESISTOR”. Pada alat ini akan digunakan sebuah mikro- kontroler ATMega 328p
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point utama, diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Solar cell berfungsi sebagai pengkonveersi energi matahari ke energi listrik dan sebagai sensor cahaya.
2. Battery sebagai tempat penyimpanan energi listrik.
3. Lampu penerangan taman 20 watt.
4.
Rangkaian kontrol dan pengolah data menggunakan mikrokontroler ATMega 328p.1.4 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah :
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga(D-III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas SumateraUtara.
2. Pengembangan dari kreatifitas mahasiswa bidang Ilmu instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Mengetahui cara kerja dari lampu taman hemat energi dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega 328p.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari sistem otomatisasi lampu taman hemat energi bertenaga matahari menggunakan sensor cahaya, maka penulis menulis tugas akhir ini dengan urutan sebagai berikut :
3
BABI : PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir ini.
BABII : LANDASANTEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang sensor LDR, cara kerja solar panel, arduino promini, Mikrokontroler Atmega32, bola lampu, dan komponen pendukung.
BABIII : PERANCANGANSISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BABIV : PENGUJIANRANGKAIAN
Berisi tentang ujicoba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.dll
BABV:KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya.
4
BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Sensor
Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
(D Sharon, 1982).
Contoh: Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba light dependent resistance (LDR) sebagai sensor cahaya, dan lainnya. Pada penelitian ini digunakan sensor light dependent resistance (LDR).
2.1.1 Sensor LDR
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Prinsip kerja LDR sangat sederhana yaitu LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.
Gambar 2.1 Sensor LDR
5
2.2 Solar Panel
Solar panel adalah konversi cahaya sinar matahari menjadi listrik, baik secara langsung dengan menggunakan photovoltaic, atau tidak langsung dengan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi sehingga menghasilakn tenaga listrik untuk rumah Anda atau untuk perusahaan Anda.
Solar panel Sebagai sistem tenaga surya yang lebih efisien dan lebih terjangkau untuk mengambil keuntungan dari manfaat ekonomi dan lingkungan. Solar panel tidak hanya hanya digunakan di rumah-rumah, surya panel digunakan dalam Kawasan dan daerah terpencil lokasi sekolah yang kekurangan listrik,, masyarakat dan peralatan telekomunikasi dan pompa air.
Kelebihan solar panel yaitu ramah lingkungan, pemasangan yang mudah, tidak me- merlukan bahan bakar minyak, tahan lama, kapasitas daya listrik dapat di tambah sesuai dengan kebutuhan, dan harga solar panel yang masih terjangkau.
Gambar 2.2 Solar Panel
2.2.1 Cara Kerja Solar Panel
Solar panel terbuat dari bahan semikonduktor. Dalam satu solar panel ter- dapat dua lapisan semikonduktor, yakni lapisan semikonduktor positif dan negatif.
Saat solar panel bekerja, maka ia akan menangkap sinar matahari yang berupa partikel kecil dari energi foton matahari. Saat energi foton yang diserap oleh lapisan negatif dari solar panel telah cukup, maka elektron akan dibebaskan dari lapisan negatif menuju ke lapisan positif, sehingga timbul beda potensial alias tegangan.
Dari situlah akan timbul energi listrik yang nantinya dapat disimpan ke dalam sebuah baterai.
6
Maka Pada siang hari, solar panel yang berada di bagian atas lampu me- nangkap cahaya atau sinar. Tak hanya sinar matahari yang ditangkap tetapi juga sinar UV pada saat matahari tidak bersinar terang juga bisa ditangkap oleh perangkat solar panel. Dengan demikian, dalam kondisi cuaca mendung atau berawan, solar pan- el masih dapat melakukan fungsinya untuk menangkap energi. Hal ini berbeda jika tidak ada sinar matahari seperti pada saat malam, maka solar panel tak bisa mendapatkan energi. Sinar atau energi ini kemudian diubah menjadi energi listrik melalui proses photovoltaic. Listrik yang dihasilkan oleh solar panel langsung disimpan di dalam baterai. Saat solar panel bekerja, lampu indikator yang berwarna merah akan menyala. Jika proses pengisian energi dari solar panel ke baterai sudah penuh, lampu indikator akan mati secara otomatis.
2.3 Pengertian 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 yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler. Dalam alat ini saya akan menggunakan Arduino Promini.
2.3.1 Arduino ProMini
Arduino ProMini adalah board mikrokontroler dengan ATmega328. Memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 in- put 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
7
berjalan pada 3.3V dan 8 MHz, yang lainnya di 5V dan 16 MHz. Arduino ProMini dirancang dan diproduksi oleh SparkFun Electronics.
Gambar 2.3 Arduino ProMini
2.3.2 Referensi Desain Arduino ProMini
Spesifikasi Keterangan
Mikrokontroler Atmega328
Operating Voltage 3.3V or 5V (depanding on model) Digital I/O Pin 14 (6 pin sebagai output PWM) Analog Input Pins 6 (A0 – A5)
DC Current per I/O Pin40 mA
Flash Memory
32 Kb (Atmega328) 0.5Kb digunakan oleh bootloader
SRAM 2 Kb (Atmega328)
EEPROM 1 Kb (Atmega328)
Clock Speed 8 MHz (3.3V model) or 16 MHz (5V model)
Serial Pin Rx (D0) dan Tx (D1)
Tabel 2.1 Arduino ProMini
Arduino ProMini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout terhubung ke 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 diatur ke board, pastikan untuk terhub- ung ke “RAW” pin pada tidak VCC.
Pinnya adalah sebagai berikut:
8
1. RAW berfungsi Untuk memasok tegangan baku untuk papan.
2. VCC mempunyai Tegangan 3,3 atau 5 volt.
3. GND sebagai Ground.
Arduino ProMini memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Arduino Promini 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 Software Serial memungkinkan untuk komunikasi serial pada salah digital pin ProMini. Arduino ProMini juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan kawat untuk me- nyederhanakan penggunaan bus I2C; melihat referensi untuk rincian. Untuk menggunakan komunikasi SPI, silakan lihat datasheet ATmega328 di Lampiran II.
2.3.3 Pemrograman dan Reset Otomatis
Program arduino Pro Mini dapat dilihat pada lampiran I.
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 me- lalui 100 nF kapasitor. Pin ini terhubung ke salah satu jalur kontrol hard wire dari USB-to-serial konverter yang terhubung ke header. Soft- ware Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan Anda untuk meng-upload kode dengan hanya menekan tombol upload di soft- ware Arduino. Ini berarti dapat mempersingkat waktu.
9
2.4 Mikrokontroler ATMega328p
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu atau beberapa tugasyang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi.
Mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM –nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.4 Mikrokontroler ATMega328p
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega328P
Dapat dilihat pada gambar 2.4 ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin.
PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. Port B
10
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
1. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
2. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
3. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
4. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
5. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock exter- nal untuk timer.
6. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikro- kontroler.
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital.Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b) Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi
11
interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c) XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.
d) T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e) AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
2.4.2 Fitur Mikrokontroler ATMega328P
ATMega328p adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock
2.5 Bola Lampu
Bola lampu adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan. Bola Lampu banyak yang tersedia di pasaran mulai dari yang memiliki wat rendah sampai yang memiliki daya yang tinggi. Bola lampu yang saya gunakan yaitu sebesar 20 watt. Semakin besar daya
12
yang digunakan akan semakin mahal harga bola lampu tersebut namun hal ini sejalan dengan daya pancar dari lampu tersebut.
Bentuk bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Bola lampu memerlukan pembakaran filamen sehingga menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.
Dibandingkan LED lampu berfilamen memiliki daya pancar yang lebih tinggi, oleh karena itu saat ini bola lampu yang berdaya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang.
Gambar 2.5 Bola lampu
13
BAB 3
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Sistem
Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam diagram blok sistem Pengukur Lux cahaya lampu ini terdiri atas blok panel surya, sensor, mikrikontroler dan LED.
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Rangkaian Sistem
Fungsi Setiap Rangkaian Sistem
Sensor : Sebagai inputan Pemulai rangkaian kerja.
Mikrokontroler : Sebagai media pengolah data untuk
mendapatkan jarak, antara pengiriman sinyal dan penerimaan sinyal yang kemudian di kirim ke display.
Panel surya dan baterai : Sebagai sumber energi dari sistem.
Bola lampu : Sebagai sumber cahaya.
3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT Mega328P
Rangkaian mikrokontroler ATMEGA 328P dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini :
14
Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontrler ATMEGA 328P
Dari gambar 3.2, Ragkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 16,000 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega328P dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini
Untuk men-download file heksa desimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.3 Rangkaian Pada arduino promini
Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P dengan bentuk yang sangat mungil dan paling minimalis. Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno, dan sangat mirip dengan Arduino Nano. Perbedaan utama terletak pada ketiadaan jack power DC dan konektor Mini-B USB, sehingga harus menggunakan modul FTDI
15
atau USB to TTL untuk menghubungkan ke komputer.
Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroller. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard.
Gambar 3.3 arduino ProMini
Terdapat dua versi Arduino ProMini. Versi 3.3 volt dan versi 5 volt, yang dipilih menurut kebutuhan rangkaian mikrokontroller yang anda gunakan. Pada sistem ini digunakan arduino Promini dengan tegangan 5 volt.
16
3.4 Diagram Alir Program
Gambar 3.4 Diagram Alir
17
3.5 Gambar Keseluruhan Rangkaian
Berikut adalah gambar keseluruhan rangkaian :
Gambar 3.5 Gambar Seluruh Rangkaian
Pada rangkaian terdapat LDR sebagai sensor terang cahaya yang memungkinkan mikrokontroler untuk memutuskan apakah lampu akan dinyalakan atau tidak. Ketika kondisi gelap lampu akan otomatis menyala dan ketika kondisi terang maka lampu akan otomatis mati.
18
BAB 4
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 Pengujian Mikrokontroler
Pengujian mikrokontroler dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar 4.1 lalu menghubungkan rangkaian ke komputer via USB dan memasukan program awal seperti berikut :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATmega 328P
Hasil yang di tampilkan pada pengujian rangkaian diatas Led akan menyala secara periodik setiap 1 detik.
4.2 Pengujian Panel Surya
Pengujian panel surya dilakukan dengan mengukur output dari panel surya dalam rentang waktu tertentu . hasil pengukuran dapat dilihat pada table 4.1. Proses pengujian dapat dilihat pada gambar 4.2
19
NO TGL
PERCOBAAN
JAM (WIB)
OUTPUT PANEL SURYA (V) 1 10 Juni 2018 10.00 5 2 10 Juni 2018 11.00 5 3 10 Juni 2018 12.00 7 4 10 Juni 2018 13.00 6 5 10 Juni 2018 14.00 5
Tabel 4.1 Pengukuran Output Panel Surya
Gambar 4.2 Pengambilan data
4.3 Pengujian Sensor
Pengujian sensor adalah dengan menempatkan sensor sedemikian rupa sehingga gejala fisis yang akan diukur dapat di baca oleh sensor. Kemudian hasil pembacaan akan di catat sebagai acuan untuk dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan nilai pembacaan antara sensor dengan alat ukur sebenarnya . data hasil pembacaan sensor dapat dilihat pada tabel 4.1. dan proses pengambilan data dapat dilihat pada gambar 4.3.
NO KONDISI CAHAYA NILAI RESISTANSI SENSOR
1 GELAP 30.000 ohm
2 REDUP 10.000 ohm
3 CUKUP TERANG 500 ohm
4 TERANG 100 ohm
5 SANGAT TERANG 50 ohm
Tabel 4.2 Data Sensor
20
Gambar 4.3 Proses pengambilan data 4.4 Pengujian Rangkaian Keseluruhan
Pengujian keseluruhan rangkaian adalah dengan memasangkan alat dengan berbagai variasi data yang kemudian dibandingkan hasil dari pembacaan dan output sistem sehingga dapat disimpulkan spesifikasi dari alat. Hasil data pengujian keseluruhan dapat dilihat pada tabel 4.2 dan proses pengambilan data dapat dilihat pada gambar 4.4.
NO WAKTU KONDISI RUANGAN
STATUS LAMPU
1 10.00 TERANG MATI
2 12.00 TERANG MATI
3 14.00 TERANG MATI
4 16.00 REDUP MATI
5 18.00 TERANG MENYALA
Tabel 4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem
21
Gambar 4.4 Proses Pengambilan data BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal hal sebagai berikut :
1. Hasil percobaan pada alat keseluruhan menunjukkan bahwa penggunaan LDR sebagai saklar untuk menyalakan atau menghidupkan lampu panel surya dapat dilakukan.
2. Lampu akan menyala saat ruangan berkondisi gelap.
3. Baterai yang dipergunakan untuk menyimpan listrik yaitu baterai litium.
5.2 Saran
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut :
1. Agar lampu lebih terang dapat dipergunakan panel surya dengan daya yang lebih besar
2. Untuk pemanfaatan pada ruangan yang lebih luas dapat menggunakan lampu dengan daya yang lebih tinggi.
22
DAFTAR PUSTAKA
Loveday, G. 1992. Intisari Elektronika. Jakarta: Elex Media Komputindo.
Petruzella, F.D. 1994. Elektronik Industri. Andi: Yogyakarta.
Wardhana, L., 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Andi: Yogyakarta.
Wasito, S., 1983. Pelajaran Elektronika, Jilid 1A. Jakarta: Karya Utama.
D. Sharon,dkk. 1982. Principles of Analysis Chemistry. New York: Harcourt Brace College Publisher.
Pamungkas, H.Y. 2011. Alat Monitoring aliran fluida Berbasis Mikrokontroler ATmega328 dengan Tampilan Output pada Situs Jejaring Sosial Twitter untuk tagihan meter air. Tugas Akhir, PENS-ITS
Atmel, 2008, Product data sheet,
http://www.atmel.com/product/ATMega8535.pdf 6. Diakses 2 Juni 2018.
Sinaga, Sahrul. 2014. LDR (Light Dependent Resistor),
https://www.scribd.com/doc/249657712/BAB-20III-pdf. Diakses 2 Juni 2018.
Hpinfotech, 2008, Tecnical software,
http://www.hpinfotech.com/Product/CVAVR manual.pdf. Diakses 2 Juni 2018.
