BAB 3PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok
Sensor Cahaya ATMEGA8535 DRIVER LAMPU LAMPU LED DC
LCD
Gambar 3.1.Diagram Blok
Berikut deskripsi fungsi setiap blok :
1 Blok Sensor Cahaya (TSL2561) : sensor cahaya akan mendeteksi input yang datang yaitu berupa cahaya, dan output sensor akan masuk ke Mikrokontroler.
2 Blok Mikrokontroler : mikrokontroler akan mengolah output sensor cahaya
yang telah diterimanya, data hasil pengukuran yang berbentuk sinyal digital dari sensor melalui komunikasi i2c. Hasil pengukuran (nilai lux) akan ditampilkan ke LCD, dan mikrokontroler juga akan mengontrol driver lampu Led apabila intensitas cahaya yang dihasilkan belum sesuai dengan nilai referensi.
3 Blok LCD : data yang telah diproses kemudian akan ditampilkan yang menunjukkan besar nilai lux selama alat bekerja menyesuaikan keadaan dan pengaruh cahaya sekitar ruangan.
4 Blok Driver Lampu : sebagai switching untuk mengontrol terang redupnya lampu 5 Blok Lampu Led : sebagai sumber penerangan yang dikontrol intensitas cahayanya.
3.2 Perancangan Rangkaian Elektronik
Dalam pembuatan alat secara keseluruhan, sebelumnya akan dirancang beberapa rangkaian yang dapat terkoneksi dengan mikrokontroler sebagai otak dari sistem ini agar sistem dapat berjalan dengan efisien, yaitu sensor, catu daya,LCD, driver lampu. Adapun perancangan rangkaian elektronika dari sistem ini sebagai berikut.
3.2.1 Sensor
Pada perancangan kontrol pencahayaan pada ruangan berbasis mikrokontroler ini digunakan sensor TSL2561 (Gambar 3.2). Skematik rangkaian TSL2561 terhubung ke mikrokontroler dan rancangan konstruksi dari sensor tersebut terlihat pada Gambar 3.2 berikut.
Sensor TSL2561 terhubung dengan pin scl dan sda pada Mikrokontroler, yang nantinya data yang diterima oleh sensor yang masuk ke pin i2c Mikrokontroler. Naik turunnya nilai output sensor akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterima sensor.
3.2.2 Display LCD
LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, mampu menampilkan angka, huruf, dan symbol sebanyak 2 baris dan setiap mampu menampilkan 16 karakter. Dan TRIM digunkan sebagai pengatur kecerahan backlight LCD. Pin RS,RW,E,D4,D5,D6, dan D7 terhubung langsung ke Mikrokontroler (Gambar 3.3).
Gambar 3.3 Skematik Rangkaian LCD
3.2.3 Power Suplay
Pada perancangan alat ini mikrokontroler menggunakan power suplay external yang dibuat dari rangkaian transformator sebagai penurun tegangan AC dan kemudian dihubungkan dengan regulator Im2596 sebagai penurun tegangan. Trafo AC-AC yang digunakan ialah trafo dengan output 16 Volt. Board Mikrokontroler dapat beroperasi dengan power suplay yang memiliki rentang tegangan antara 4,8-5,5 V.
3.2.4 Driver Lampu
Rangkaian driver lampu disini yaitu rangkaian driver yang menggunakan IC driver L298. Keluaran PWM dari Mikrokontroler (Gambar 3.5), akan masuk dahulu ke rangkaian driver ini. Ic L298 disini digunakan sebagai switching untuk mengontrol terang redupnya lampu LED. Adapun rangkaian driver lampu terlihat seperti gambar berikut,
Gambar 3.5. SkematikRangkaian Driver Lampu
3.3 Flowchart Program
Perancangan perangkat lunak secara keseluruhan dari perancangan control pencahayaan pada ruang baca ini, penulis menggambarkan dalam bentuk flowchart agar lebih mudah dipahami. Diagram alur perancangan program seperti flowchart yang terletak pada halaman berikutnya,
Mulai Input Nilai Referensi Baca Sensor Intensitas Cahaya Fuzzyfikasi FIS Defuzzyfikasi Tampilkan Nilai Sensor Di LCD Output nilai kecerahan Lampu Selesai 0<Cahaya<60 Kondisi=gelap 40<Cahaya<130 Kondisi=agak redup 110<Cahaya<200 Kondisi=redup 180<Cahaya<270 Kondisi=agak terang 250<Cahaya<310 Kondisi= terang
y
t
y
t
y
t
y
t
Kondisi=gelap Lampu.PWMlong Kondisi=agak redup Lampu.PWMagak_long Kondisi=redup Lampu.PWM normal Kondisi=agak terang Lampu.PWMagak_normal Kondisi=terang Lampu.PWMshorty
t
y
t
y
t
y
t
BAB 4PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Pengujian Mikrokontroler dan LCD
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
Gambar 4.1 Program yang diberikan pada mikrokontroler
Dari hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa eksekusi program dapat berjalan. Hal ini menunjukkan bahwa Mikrokontroller dan LCD dalam keadaan baik.
#include <mega8.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> // Alphanumeric LCD functions #include <alcd.h> void main(void) { lcd_init(16); while (1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_pintf(“Merry Fisika”); } //end loop } // end main
4.2 Pengujian Sensor Cahaya
Tujuan dari pengujian sensor TSL2561 ini untuk mengetahui apakah sensor dapat membaca intensitas cahaya dengan baik dan dapat digunakan dalam pembuatan sistem kontrol cahaya. Pengujian sensor dilakukan dengan mengupload program seperti gambar 4.1 ke Mikrokontroller, dan hasilnya terlihat pada Gambar 4.2.
4.2.1 Analisis Hasil Pengujian Alat yang Dirancang
Pada alat yang dirancang ini, nilai hasil pembacaan sensor TSL2561 yang tertampil di lcd sudah dalam satuan lx, Kemudian perlu dilakukan pengujian keakuratan hasil kalibrasi sensor terhadap Lux Meter. Lux Meter yang digunakan adalah aplikasi lux meter android yang berstandar dengan memanfaatkan sensor intensitas cahaya pada Hp android tersebut.
4.2.2 Pengujian Sensor Terhadap Lux Meter
Sensor perlu dilakukan pengujian untuk membuktikan keakuratan sensor terhadap Lux Meter standar. Tabel pengujian 41. dibawah ini menunjukkan data hasil pengujian sensor terhadap Lux Meter.
Jarak sumber
cahaya (cm)
Lux meter Pada Alat Standar (Ix)
Sensor Pada Alat Yang
Dirancang (Ix) % Eror
100 cm 90 cm 80 cm 70 cm 174 lx 202 lx 243 lx 284 lx 154 lx 185 lx 223 lx 254 lx 11,49 8,42 8,23 10,56
60 cm 50 cm 40 cm 30 cm 20 cm 10 cm 315 lx 356 lx 387 lx 434 lx 482 lx 512 lx 294 lx 334 lx 354 lx 402 lx 465 lx 486 lx 6,67 6,18 8,53 7,37 3,53 5,08 Rata-Rata Eror 7,61
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Keakuratan Sensor Terhadap Lux Meter Standar
Dari tabel pengujian 4.1 ini dihitung rata-rata persentase eror untuk mengetahui hasil pengujian tersebut. Terlihat bahwa terdapat perbedaan pembacaan intensitas cahaya antara sensor dengan lux meter. Hal ini mungkin disebabkan beberapa faktor. Error yang terhitung adalah 7,61%,
Gambar 4.2. Grafik pengujian keakuratan kalibrasi 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 100 120 lu x (l x) Jarak (cm)
Grafik lux -vs- Jarak
Standard Alat
Dari grafik dapat dijelaskan, intensitas cahaya bergantung pada jarak . pada jarak 10 cm sampai jarak 100 cm bakal terdeteksi intensitas yang berbeda. Semakin jauh jarak sumber cahaya dengan sensor maka, makin kecil nilai intensitas cahaya yang dideteksinya. Jadi cara mengujinya dengan memberikan variasi intensitas cahaya , untuk menguji keakuratan alat terhadap standar dititik intensitas yang berbeda-beda.
4.3 Pengujian Driver Lampu
Pengujian driver lampu disini dilakukan dengan cara memberikan dan mengubah-ubah nilai PWM yang diberikan pada program yang tertanam di Mikrokontroller. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah perancangan driver lampu sudah bisa bekerja sesuai dengan yang dinginkan untuk mengontrol lampu dengan menaikkan dan menurunkan tegangan untuk lampu sebagai sumber cahaya. Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Diberi Nilai PWM Pada Program
Nilai Pada Lux Meter Standar (lx)
Nilai Pada Alat Yang Dirancang (lx) 30 60 90 120 150 180 210 255 70 lx 121 lx 184 lx 254 lx 297 lx 336 lx 386 lx 425 lx 59 lx 105 lx 164 lx 240 lx 267 lx 328 lx 367 lx 405 lx Tabel 4.2. Pengujian driver lampu
Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa perancangan driver lampu sudah dapat digunakan dalam perancangan alat ini. Hasil pengujian dari data di atas dapat dilihat pada grafik berikut ini.
Gambar 4.3. Grafik pengujian driver lampu
Pada grafik dapat dijelaskan bahwa sumber cahayanya dikontrol menggunakan program untuk menghasilkan kuat intensitas cahaya yang berbeda-beda dengan menggunakan pwm. Pwm itu sendiri dapat dikatakan metode untuk memanipulasi tegangan keluaran yang mensuplai sumber cahaya.
4.4 Pengujian Keseluruhan Sistem dengan logika fuzzy
Pengujian system secara keseluruhan ini dilakukan dengan menggabungkan semua peralatan ke dalam sebuah system yang terintegrasi. Tujuannya untuk mengetahui bahwa rangkaian yang dirancang telah bekerja sesuai yang diharapkan.
Pengujian system secara keseluruhan ini dilakukan pada ruangan perpustakaan dengan pengambilan data intensitas cahaya sebagai input. Dimana pengambilan data
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 lu x (l x) input nilai pwm
Grafik Iux -vs- nilai pwm
Standard Alat
dilakukan dengan simulasi dimmer (peredup lampu) dengan daya lampu 75 watt. Penempatan alat ukurnya berjarak sejauh 20 cm, dan led cahaya yang terpasang disistem udah terkait dengan system supaya mempertahankan kondisi cahaya di 300 lux. Berikut ini adalah data hasil pengujian.
Kondisi cahaya led
(Variabel linguistic) Intensitas cahaya (lux) Gelap Agak redup Redup Agak terang terang 0 - 60 lux 40 - 130 lux 110 - 200 lux 180 - 270 lux 250 - 310 lux
Tabel 4.3 Data logika fuzzy pada intensitas cahaya
Dari table diatas dapat dilihat bahwa pada saat intensitas cahaya disekitar berada diantara 0 sampai 60 lux maka kondisi cahaya led adalah gelap, intensitas cahaya diantara 40 sampai 130 lux maka kondisi led agak redup, intensitas cahaya diantara 110 sampai 200 lux maka kondisi led redup, intensitas cahaya diantara 180 sampai 270 lux maka kondisi led agak terang, dan intensitas cahaya diantara 250 sampai 310 lux maka kondisi led terang.
Gambar 4.4 Grafik Fuzzy logic
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada saat input cahaya disekitar berada di 30 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% gelap, pada 60 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% agak redup, pada 90 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% agak redup, pada 120 lux maka kondisi cahaya led adalah 50% agak redup dan 50% redup, pada 150 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% redup, pada 180 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% redup, pada 210 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% agak terang, pada 240 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% agak terang, pada 270 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% terang, dan pada 300 lux maka kondisi cahaya led adalah 100% terang.
Input nilai intensitas cahaya
𝝁 [ 𝒙 ] D era ja t kea ng g o ta a n
BAB 5KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :
1. Berdasarkan pengujian alat ukur memiliki error sebesar 7,61 %.
2. Berdasarkan pengujian intensitas cahaya menggunakan aplikasi logika fuzzy, Led cahaya yang terpasang pada sistem udah diprogram untuk mempertahankan cahaya di 300 lx. Pada saat kondisi cahaya disekitar terdeteksi dibawah 300 lx, cahaya led makin terang, dan saat kondisi cahaya disekitar terdeteksi diatas 300 lx, cahaya led makin gelap.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil pembuatan alat yang telah dicapai dalam skripsi ini, dapat diberikan saran yang diperlukan dalam pengembangan dan penyempurnaan alat, yaitu :
1. Diharapkan untuk perancangan berikutnya menggunakan komponen yang lebih bagus agar rangkaian sistem tidak mengalami noise.
