Design and Build Smart Street Lights by Utilizing Sensor and Tranduser Technology Based on Arduino Uno
Marthin Martunas Pratama Sihotang, Iqbal Kamil Siregar*, Rika Nofitri Program Studi Sistem Komputer, STMIK ROYAL, Kisaran, Indonesia
Email: 1[email protected], 2,*[email protected], 3,[email protected] Email Penulis Korespondensi: [email protected]
Abstrak−Lampu jalan atau dikenal juga sebagai Penerangan Jalan Umum (PJU) merupakan lampu yang digunakan untuk penerangan jalan pada malam hari sehingga mempermudah pengguna jalan melihat dengan lebih jelas jalan yang akan dilalui nya, sehingga dapat meningkatkan keselamatan lalu lintas dan keamanan bagi pengguna jalan dan mencegah terjadinya kejahatan, dan memberikan nilai estika pada sebuah tempat. Lampu penerangan jalan umum merupakan barang – barang elekronik yang rentan atau dapat dikatakan memiliki umur pakai yang pendek, sehingga kegiatan perbaikan dan pemeliharaan mutlak dibutuhkan. Perbaikan dapat meliputi perbaikan jaringan, penggantian lampu-lampu yang mati, pengecekan kabel-kabel dan pengecekan kondisi Penerangan Jalan Umum (PJU). Sistem kerja lampu jalan di Sei kamah 1 Desa Pasiran Kecamatan Sei Dadap Kabupaten Asahan, saat ini masih menggunakan tombol saklar yang ada di setiap tiang-tiang listrik yang dihidupkan oleh petugas PLN atau masyarakat sekitar menjelang malam hari, dan lampu jalan masih menggunakan bola lampu essential sehingga daya yang dikeluarkan terlalu besar dan merugikan pihak supplyer listrik, meskipun ada beberapa lampu jalan yang sistem nya menyala secara otomatis jika sudah malam hari dan mati secara otomatis jika siang hari tapi pemasangannya hanya ditempat-tempat tertentu ditambah lagi terkadanglampu jalan seperti ini jadi sasaran pencurian oleh orang yang tidak bertanggung jawab. Penelitian ini bertujuan untuk menciptakan suatu sistem rancangan lampu jalan sistem otomatis dimana di sistem otomatis ini menggunakan suatu sensor gerak dan sensor cahaya sehingga dapat lebih menghemat arus listrik.
Perangkat yang digunakan adalah jenis controller arduino uno dan menggunakan bahasa pemograman arduino ide. Hasil dari penelitian ini diharapkan menjadi rekomendasi dalam perancangan Penerangan Jalan Umum (PJU).
Kata Kunci: Penerangan Jalan Umum (PJU); Arduino Uno; Sensor Gerak; Sensor Cahaya.
Abstract−Street lights or also known as Public Street Lighting (PJU) are lights that are used for street lighting at night making it easier for road users to see more clearly the road to be traversed, so as to improve traffic safety and security for road users and prevent the occurrence of accidents. crime, and gives an aesthetic value to a place. Public street lighting is an electronic item that is vulnerable or can be said to have a short service life, so repair and maintenance activities are absolutely necessary.
Repairs can include network repairs, replacement of dead lights, checking cables and checking the condition of Public Street Lighting (PJU). The working system of street lights in Sei Kamah 1, Pasiran Village, Sei Dadap District, Asahan Regency, currently still uses the switch button on every electricity pole that is turned on by PLN officers or the surrounding community at night, and street lights still use essential light bulbs. so that the power released is too large and is detrimental to the electricity supplyer, although there are some street lights whose system turns on automatically when it is night and turns off automatically during the day but the installation is only in certain places plus sometimes street lights like this become the target of theft by irresponsible people. This study aims to create an automatic system street light design system in which this automatic system uses a motion sensor and a light sensor so that it can save more electric current. The device used is an arduino uno controll er and uses the arduino ide programming language. The results of this study are expected to be a recommendation in the design of Public Street Lighting (PJU).
Keywords: Public Street Lighting (PJU); Arduino Uno; Motion Sensor; Light Sensor.
1. PENDAHULUAN
Lampu jalan atau dikenal juga sebagai Penerangan Jalan Umum (PJU) merupakan lampu yang digunakan untuk penerangan jalan pada malam hari sehingga mempermudah pengguna jalan melihat dengan lebih jelas jalan yang akan dilalui nya, sehingga dapat meningkatkan keselamatan lalu lintas dan keamanan bagi pengguna jalan[1].
Fungsi utama lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) adalah memberikan pencahayaan buatan bagi pengguna jalan sehingga mereka merasa aman dalam melakukan aktivitas perjalanan pada malam hari. Lampu penerangan jalan umum merupakan barang – barang elekronik yang rentan atau dapat dikatakan memiliki umur pakai yang pendek, sehingga kegiatan perbaikan dan pemeliharaan mutlak dibutuhkan. Perbaikan dapat meliputi perbaikan jaringan, penggantian lampu-lampu yang mati, pengecekan kabel-kabel dan pengecekan kondisi Penerangan Jalan Umum (PJU)[2].
Sistem kerja lampu jalan di Sei kamah 1 Desa Pasiran Kecamatan Sei Dadap Kabupaten Asahan, saat ini masih menggunakan tombol saklar yang ada di setiap tiang-tiang listrik yang dihidupkan oleh petugas PLN atau masyarakat sekitar menjelang malam hari, dan lampu jalan masih menggunakan bola lampu essential sehingga daya yang dikeluarkan terlalu besar dan merugikan pihak supplyer listrik, meskipun ada beberapa lampu jalan yang sistem nya menyala secara otomatis jika sudah malam hari dan mati secara otomatis jika siang hari tapi pemasangannya hanya ditempat-tempat tertentu ditambah lagi terkadanglampu jalan seperti ini jadi sasaran pencurian oleh orang yang tidak bertanggung jawab.
Kelemahan pada lampu jalan saat ini masih menggunakan saklar, yang bisa menimbulkan arus korsleting akibat pengaruh cuaca atau alam, tingkat keamanan kurang menjamin selain itu, lampu jalan akan aktif terus
menerus walaupun tidak ada orang yang melewati jalan tersebut, sehingga mengalami pemborosan listrik. Peneliti telah menganalisis 5 (lima) penelitian terdahulu yang berkaitan, sejenis dalam bentuk metodepenelitiannya
Penelitian yang dilakukan oleh Kharsya Noviandi dan kawan kawan pada tahun 2018 dengan judul “ Perancangan Alat Penghitung Penggunaan Daya Listrik Pada Lampu Penerangan Jalan Umum Berbasis Sensor Arus dan Mikrokontroler”. Yang mengembangkan sebuah pemantauan terhadap pemakaian energi listrik diperlukan untuk mengurangi pengunaan daya energi listrik berlebihan, untuk itu perlu adanya instrument pengukur Wattmeter yang dapat monitoring pengunaan daya energi listrik, batasan penggunaan daya dan proteksi daya listrik. Hasil dari penelitian ini adalah Perancangan sistem alat pengukuran besarnya daya listrik yang dipakai oleh beban lalu mengkalkulasikan berapa banyak daya yang terpakai tersebut pada tempo nyala beban sehingga menghasilkan pengukuran yang akurat dan berkesinambungan[3].
Penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Nurkhalis Agriawan dan kawan kawan pada tahun 2021 dengan judul ”Prototype Sistem Lampu Penerangan Jalan Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya Berbasis Arduino Uno”. Yang mengembangkan sebuah pembuatan prototype sistem lampu penerangan jalan otomatis menggunakan sensor arduino. Hasil dari penelitian ini adalah bertujuan untuk mengembangkan kontrol penerangan jalan umum yang dapat bekerja secara otomatis dan dapat menghemat pemakaian listrik[4].
Penelitian yang dilakukan oleh Ayu Reskdan kawan kawan pada tahun 2020 dengan judul ‘’Prototype Lampu Penerangan Jalan Otomatis Berdasarkan Sensor Cahaya Berbasis Arduino”. Pada Desa Bukit Harapan Kecamatan Gantarang Kabupaten Bulukumb. Yang mengembangkan sebuah perancangan lampu penerangan jalan otomatis menggunakan sensor arduino dan LDR. Hasil penelitian ini bertujuan untuk membuat perancangan lampu jalan pintar berbasis otomatis[5].
Penelitian yang dilakukan olehDadan Somadanidan kawan kawan pada tahun 2018 dengan judul “Prototipe Penerangan Jalan Umum (PJU) Pintar Berbasis Arduino Menggunakan Solar Panel, Sensor Hc-sr04 dan Sensor Ldr”. Yang mengembangkan sebuah pembuatan dan perbaikan jalan umum untuk mendukung mobilitas masyarakat yang semakin tinggi akibat kemajuan teknologi transportasi yang berkembang pesat.Hasil dari penelitian ini bertujuan untuk mengurangi penggunaan energi listrik karena penerangan jalan umum pintar mengguanakan panel surya sebagai sumber energi yang didapat dari mengubah panas matahari menjadi energi listrik kemudian disimpan pada baterai.[6]
Penelitian yang dilakukan oleh Adam dan kawan kawan pada tahun 2020 dengan judul“Penerapan IotUntuk Sistem Pemantauan Lampu Penerangan Jalan Umum”. Yang mengembangkan penerapan teknologi Internet of Things(IoT) untuk memantau gangguankerusakan pada penerangan jalan umum (PJU). Hasil dari penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan bahwa sistem dapat digunakan untukmemantau kondisi penerangan jalan umum (PJU). Hal tersebut dapat dijadikan sebagai dasar pengembangan sistem selanjutnya berbasis sistem cerdas untuk mendukung penerangan jalan umu (PJU) sesuai SNI dan memiliki efisiensi energi[7].
Memanfaatkan sebuah sensor hall effect ACS 712 untuk mengukur arus listrik dengan kontrol menggunakan microcontroller ATmega16 dan suatu software bascom AVR. Objek yang sama Penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Nurkhalis Agriawan dan kawan kawan pada tahun 2021 tentang prototype sistem lampu penerangan jalan otomatis menggunakan sensor cahaya berbasis arduiono uno. Pada penelitian ini merancang sebuah pembuatan prototype sistem lampu penerangan jalan otomatis menggunakan sensor arduino.
Proyek ini bertujuan untuk mengembangkan kontrol penerangan jalan umum yang dapat bekerja secara otomatis dan dapat menghemat pemakaian listrik. Dalam proyek akhir ini sensor yang digunakan adalah sensor LDR (Light Dependent Resistor) yang digunakan sebagai pendeteksi adanya cahaya pada tempat tersebut. Sensor LDR(Light Dependent Resistor) akan mengatur cahaya dari lampu sesuai dengan cahaya yang diterima oleh sensor LDR (Light Dependent Resistor). Untuk mengatur cahaya dari lampu menggunakan rangkaian yang dikendalikan oleh Arduino Uno. Pada kegiatan yang telah dilakukan diperoleh lampu penerangan yang dapat bekerja secara otomatis, pada saat keadaan sekitar dalam keadan gelap (malam) maka lampu penerangan menyala, dan sebaliknya ketika keadaan sekitar terang (siang) maka lampu akan mati secara otomatis. Hal ini berarti sensor cahaya bekerja dengan baik.
Berdasarkan pada penelitian terdahulu, dan masalah yang ada dilapangan, maka peneliti ingin merancang sebuah sistem kerja lampu jalan pintar dengan memanfaatkan teknologi sensor dan tranduser. Sistem kerja dari rancangan alat yang dibuat, yaitu ketika sensor LDR (Light Dependent Resistor)mendeteksi kondisi malam hari, maka data akan dikirimkan oleh sensor untuk mengubah posisi relay dari normal open menjadi normal close, dan begitu juga sebaliknya pada siang hari. Lampu akan aktif jika kondisi sensor LDR (Light Dependent Resistor)mendeteksi malam hari, dan mengetahui adanya orang yang melewati jalan tersebut dengan jarak dari sensor SFR 05 atau sensor ultrasonik, lampunomor 1 atau lampu 2. Sehingga ketika sensor ultrasonik 1 mendeteksi orang yang melewati jalan tersebut, maka lampu jalan 1, 2, 3, 4 dan lampu jalan 5 akan aktif. Begitu pula sebaliknya, jika sensor ultrasonik 2 mendeteksi ada orang yang lewat, maka lampu jalan 5,4,3,2 dan lampu jalan 1 akan aktif. Controller yang digunakan pada penelitian ini menggunakan controller jenis arduino uno. Selain itu sistem rancangan alat juga menggunakan modul panel surya untuk disupply listrik dari luar, dan media baterai sebagai penyimpanan tegangan dari rancangan alat yang akan dibuat, yang berfungsi ketika listrik padam maka relay akan berubah menjadi normal open sehingga kabel grounding baterai akan terhubung ke beban lampu.
2. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Kerangka Penelitian
Pada bab ini akan dijelaskan kerangka kerja penelitian yang digunakan dalam penyelesaian skripsi ini. Untuk membantu dalam penyusunan penelitian ini, maka perlu adanya susunan kerangka kerja (Frame Work) yang jelas tahapan-tahapannya. Kerangka ini membahas tentang alat perancangan lampu jalan pintar dengan memanfaatkan teknologi sensor dan tranduser. Adapun kerangka kerja penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut di bawah ini.
Gambar 1. Kerangka Penelitian
Metode penelitian yang digunakan yaitu metode analisis dengan pendekatan terstruktur yang lengkap dengan (tools) dan teknik yang dibutuhkan dalam sistem sehingga hasil analisis dari sistem yang dikembangkan menghasilkan sistem yang strukturnya bisa didefinisikan dengan baik dan jelas. Kerangka kerja penelitian merupakan tahapan-tahapan yang jelas untuk melakukan langkah-langkah dalam penelitian serta bisa membantu dan mempermudah peneliti. Kerangka kerja yaitu tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penyelesaian masalah yang dibahas.
Berdasarkan kerangka kerja penelitian yang telah digambarkan diatas, maka dapat diuraikan pembahasan masing masing tahap dalam penelitian adalah sebagai berikut :
1. Pengumpulan Data
Pada tahap ini dilakukan proses pengumpulan data dengan metode percobaan di tiapmodul dan jenis modul.
Metode pengumpulan data yang digunakan menggunakan metode observation dan library research.
a. Pengamatan (Observation)
Merupakan proses melakukan pengamatan langsung terhadap objek yang diteliti untuk mengetahui kondisi yang sebenarnya. Teknik ini hanya digunakan pada pengamatan awal. Dalam hal ini, pengamatan dilakukan pada tutorial atau video yang membahas tentangsistem kerja modul seperti arduino uno, sensor ultrasonik, sensor ldr, relay, lampu led. Hasil observasi dilapangan bahwa lampu jalan masih menggunakan bola lampu essential sehingga daya yang dikeluarkan terlalu besar dan merugikan pihak supplay listrik, lampu jalan juga masih menggunakan saklar.
b. Penelitian Pustaka (Library Reasearch)
Penelitian yang dilakukan dengan cara membaca dan mempelajari literature dengan maksud untuk mendapatkan teori-teori mengenai masalah pokok yang sedang dibahas.
2. Analisa Sistem
Pada tahap ini dilakukan identifikasi masalah pada sistem modul yang sedang bekerja. Dengan demikian, diharapkan peneliti dapat menggabungkan prinsip kerja tiap tiap modul, sehingga membentuk pengembangan sistem.
3. PerancanganSistem
Perancangan sistem adalah merancang atau mendesain suatu sistem yang baik yang isinya adalah langkah- langkah operasi dalam proses pengolahan data dan proses prosedur-prosedur untuk mendukung operasi sistem.
Tujuan dari perancangan sistem adalah untuk memenuhi kebutuhan para pemakai sistem serta memberikan gambaran yang jelas dan rancang bangun yang lengkap kepada programmer dan ahli-ahli yang terlibat didalam.
4. Pembangunan Sistem
Studi Literatur
Implementasi Pengumpulan Data
Analisa Sistem
Uji Coba Sistem Perancangan Sistem
Pembangunan Sistem
Pembangunan sistem adalah menyusun suatu sistem baru untuk meggantikan sistem yang lama secarakeseluruhanataumemperbaikisistem yang ada. Terdapat tiga siklus hidup pengembangan sistem, yaitu:
a. Analisa Sistem
Meliputi pengesahan studi, pengorganisasian tim proyek, mendefinisikan kebutuhan organisasi, mendefinisikan kriteria sistem.
b. Desain Sistem
Meliputi penerapan detil desain sistem.
c. Implementasi Sistem.
Meliputi perencanaan, penerapan dan perumusan sistem baru.
5. Uji Coba Sistem
Hasil uji coba sistem dilakukan untuk mengkroscek kembali semua tahapan yang suda dilakukan dan analisis uji coba sistem bertujuan untuk menarik kesimpulan terhadap semua hasil uji coba yang dikerjakan terhadap sistem. Uji coba dilakukan dalam beberapa tahap uji coba (testing) yang telah disiapkan sebelumnya. Proses pengujian menggunakan black box testing di mana aplikasi akan diuji dengan melakukan berbagai percobaan untuk membuktikan apakah aplikasi yang telah dibuat sudah sesuai dengan tujuan yang akan dicapai.
6. Implementasi
Implementasi adalah penerapan gagasan dengan arti yang cukup luas. Implementasi adalah praktik mendasar untuk menerapkan strategi atau tujuan apa pun. Tujuan dari rencana implementasi adalah untuk menerapkan strategi atau sistem baru.
2.2 Sensor dan Tranduser
Sensor adalah alat untuk mendeteksi atau mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri dari transduser dengan atau tanpa penguat atau pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu sistem pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya[9].
2.3 Rancangan Pembentukan Alat 2.3.1 Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis berupa bunyi menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip dari pantulan suatu gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkap kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar pengindra. Perbedaan waktu yang dipancarkan dan diterima kembali adalah berbanding lurus dengan jarak objek yang memantulkannya[10].
Sensor ultrasonik ini umumnya digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek dalam jarak tertentu didepannya. Sensor ultrasonik mempunyai kemampuan mendeteksi objek lebih jauh terutama untuk benda-benda yang keras. Pada benda-benda yang keras yaitu yang mempunyai permukaan kasar gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat daripada benda yang permukaannya lunak. Sensor ultrasonik ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik disebut receiver.
Pada perancangan alat ini digunakan sebuah sensor untuk membantu proses deteksi keberadaan benda dan juga untuk mengetahui jarak benda tersebut yaitu sensor ultrasonik. Adapun jenis sensor ultrasonik yang digunakan pada rancang bangun alat ini adalah sensor ultrasonik HC-SR04[11].
2.3.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik
Frekuensi kerja sensor ultrasonik pada daerah diatas gelombang suara dari 40kHz - 400kHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelektrik dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 kHz–400 kHz diberikan pada platlogam. Struktur atom dari kristal piezoelektrik akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelektrik[12]. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diagfragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan keudara (tempat sekitarnya). Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelektrik mengahasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama. Besar amplitudo sinyal elektrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jarak objek yang dideteksi serta kualitas dari unit sensor pemancar dan unit sensor penerima. Untuk lebih jelasnya tentang prinsip kerj dai sensor ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:
Gambar 2. Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik
Sensor ini secara umum bekerja dengan menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan objek. Jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan cara mengalikan kecepatan rambat dari gelombang suara ultrasonik pada media rambat berupa suara tersebut dengan setengah waktu yang digunakan sensor ultrasonik untuk memancarkan gelombang suara ultrasonik dari rangkaian pemancar (Tx) menuju objek sampai diterima kembali oleh rangkaian penerima (Rx). Waktu dihitung ketika pemancar aktif dan sampai ada input dari rangkaian penerima dan apabila melebihi batas waktu tertentu rangkaian penerima tidak ada sinyal input maka dianggap tidak ada halangan didepannya. Prinsip pantulan sensor ultrasonik ini dapat dilihat pada berikut ini:
Gambar 3. Prinsip PemantulanSensorUltrasonik 2.3.3 Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor (LDR) ialah jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Besarnya nilai hambatan pada sensor cahaya LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.
Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil.
LDR adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya.
LDR terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada permukaannya.
Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti senyawa kimia cadmium sulfide. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat, artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa[13]. Simbol LDR dapat dilihat seperti gambar berikut:
Gambar 4. Bentuk Fisik dan Simbol Sensor LDR
Bentuk fisik dan simbol LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.
2.3.4 Karakteristik Sensor Light Dependent Resistor (LDR)
Adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya.
Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu laju recovery dan respon spektral sebagai berikut:
1. Laju recoverysensor cahaya LDR bila sebuah sensor cahaya light dependent resistor (LDR) 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. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik. Untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.
2. Respon Spektral Sensor LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik.
2.3.5 Prinsip Kerja Sensor Light Dependent Resistor (LDR)
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang. Misalnya untuk rangkaian sistem alarm cahaya (menggunakan LDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika akan mengatur kepekaan LDR dalam suatu rangkaian maka perlu digunakan potensiometer. Atur letaknya agar ketika mendapat cahaya maka buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer atau bell tidak akan berbunyi.
2.3.6 Relay
Relay adalah sebuah saklar yang dikendalikan oleh arus. Relay memiliki sebuah kumparan tegangan rendah yang dililitkan pada sebuah inti. Terdapat sebuah armatur besi yang akan tertarik menuju inti apabila arus mengalir melewati kumparan. Armatur ini terpasang pada sebuah tuas berpegas. Ketika armatur tertarik menujuini, kontak jalur bersama akan berubah posisinya dari kontak normal-tertutup ke kontak normal-terbuka. Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dansistem kendali elektronik yang berbeda sistem power supplynya. Secara fisik antara saklar atau kontaktor denganelektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol terpisah.Bagian utama relay elektromekanik adalah sebagai berikut.
Kumparan elektromagnet Saklar atau kontaktor SwingArmaturSpring (Pegas)[14].
Relay dapat digunakan untuk mengontrol motor AC dengan rangkaian kontrol DC atau beban laindengan sumber tegangan yang berbeda antara tegangan rangkaian kontrol dan tegangan beban. Rangkaianpenggerak relay dapat dilihat pada gambar Relay sebagai kontrol ON/OF beban dengan sumber tegang berbeda. Relay sebagai selektor atau pemilihhubungan. Relay sebagai eksekutor rangkaian relay (tunda). Relay sebagai protektor atau pemutus arus padakondisi tertentu.
Gambar 5. Relay 2.3.7 Lampu LED
LED merupakan istilah yang berasal dari singkatan light emitting diode. Komponen tersebut terbuat dari bahan yang bersifat semikonduktor, serta masih termasuk dalam kategori dioda. Sebagai komponen elektromagnetik,
LED dapat memancarkan sinyal monokromatik melalui tegangan biasa maju. Meskipun dapat menghasilkan cahaya, namun pada LED tidak seperti lampu pijar lainnya. Sehingga meskipun berfungsi untuk menghasilkan cahaya, namun tidak menimbulkan panas karena LED tidak menggunakan pembakaran filamen. Selama ini, LED familiar digunakan untuk kebutuhan penerangan ruangan[15].
Namun selain itu, LED juga dapat digunakan untuk beragam jenis komponen elektronika lainnya. Misalnya seperti diaplikasikan sebagai rangkaian lampu LED untuk lampu utama motor, TV, AC, backlight LCD, rangkaian lampu led emergency otomatis dan lain sebagainya.
Gambar 6. Lampu LED 2.3.8 Arduino Uno
Arduiono adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang biasa di program dengan komputer tujuan menanamkan program pada mikrikontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan[16].
Gambar 7. Arduiono Uno 2.4 Kerangka Pemikiran
Dalam penelitian ini, ada beberapa kegiatan yang akan dilakukan secara bertahap, seperti persiapan referensi, persiapan alat dan bahan, sampai dengan pengujian akhir alat dilapangan. Berdasarkan hal tersebut, maka dibuatlah diagram kerangka pemikiran berikut ini
Masalah :
1. Lampu jalan sering hidup 24 jam karena kurangnya kepedulian masyarakat atau pihak petugas PLN.
2. Lampu jalan masih menggunakan bola lampu essential sehingga daya yang dikeluarkan terlalu besar dan merugikan pihak supplyer listrik.
3. Proses menghidupkan lampu jalan pada umumnya masih menggunakan saklar.
Solusi :
Membangun sistem otomatisasi lampu jalan karena hal ini dapat mempermudah pekerjaan masyarakat.
Perancangan :
Menggunakan dalam bentuk prototype, menggunakan sensor LDR, Sensor ultrasonik, arduino uno, relay,lampu led.
Penerapan :
Uji coba sistem akan dilakukan secara resvonsip dan akurasi dari sisi pengembangan.
Hasil :
Hasil pengujian akan diperoleh tentang kelayakan sistem lampu jalan pintar dengan memanfaatkan teknologi sensor dan tranduser.
2.5 Hipotesis
Hipotesis merupakan jawaban sementara pada penelitian, apakah jawaban tersebut lebih baik[17]. Rancangan sistem lampu jalan ini memanfaatkan teknologi sensor dan tranduser yang dibuat penulis memiliki beberapa keunggulan, dibandingkan dengan lampu yang berada dibeberapa jalan yang dihidupkan atau dimatikan masih secara manual dengan menggunakan saklar. Lampu tersebut dinilai tidak efesien dan memerlukan biaya yang relatif banyak atau mahal. Dengan menggunakan rancangan sistem yang dibuat penulis, secara otomatis lampu jalan akan hidup tanpa menggunakan saklar atau tanpa dihidupkan oleh petugas PLN. Alat yang didukung oleh sensor Light Dependent Resistor (LDR) dan sensor ultrasonik berfungsi untuk mengaktifkan lampu-lampu tersebut.
Lampu akan hidup ketika manusia melewati/melintasi jalan tersebut dan lampu akan otomatis mati ketika manusia sudah melewati jalan tersebut dan akan menghemat biaya operasional jika diterapkan di jalan, lampu jalan tersebut menggunakan bola lampu LED sehingga daya yang dikeluarkan sedikitsehingga tidak merugikan pihak supplyer listrik. Sebagai komponen pendukung penambahan panel surya catu daya berfungsi cadangan agar lampu jalan dapat hidup ketika listrik padam.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Implementasi
Implementasi dari penelitian yaitu merancang sebuah alat untuk jalan di Desa Pasiran Dusun IV Kecamatan Sei Dadap, yang bertujuan untuk memberikan penerangan jalan model terbaru bagi masyarakat atau pengguna jalan yang melintasi jalan tersebut di malam hari.
Rancangan alat yang dibuat ini, ketika pada malam hari jika ada pengguna jalan melintasi jalan tersebut maka lampu akan otomatis hidup untuk menerangi jalan dan ketika tidak ada pengguna jalan maka lampu akan mati secara otomatis, rangkaian ini dibentuk dari sensor ultasonik yang medeteksi jarak antara sensor dengan pengguna jalan. Ketika jarak yang dideteksi sudah mendekat maka relay akan open maka lampu akan hidup dengan secara otomatis. Untuk rangkaian sensor LDR (Light Dependent Resistor) itu sendiri befungsi medeteksi malam atau minim cahaya maka controller akan hidup dan sensor ultrasonik akan berfungsi jika ada pengguna jalan melintasi jalan tersebut, dan ketika cahaya penuh atau siang hari maka lampu tidak akan hidup.
Adapun system yang dibutuhkan tentang lampu jalan pintar berbasis teknologi sensor dan tranduser saat ini adalah membuat sebuah perancangan lampu jalan umum inovasi terbaru yang berfungsi sebagai alat penerangan jalan sistem otomatis di Desa Pasiran.
3.2 Perancangan Sistem Secara Umum
Perancangan sistem rancangan lampu jalan pintar berbasis sensor dan tranduser, ditunjukan dalam bentuk data flow diagram 0, 1 dan 2 seperti gambar dibawah.
Gambar 8. Conteks Diagram Antara Input dan Output
Berdasarkan pada gambar 8 diatas menjelaskan tentang conteks diagram, dimana pengujian antara input dan output dilakukan secara bertahap, dan selanjutnya jika terjadi error atau gagal, maka tidak akan merusak perangkat keras tersebut, seperti controller dan lainnya.
Gambar 9. Data Flow Diagram Penelitian yang di Rancang
Berdasarkan pada gambar 9 diatas, menampilkan input dan otput dari rancangan alat dimana input dan output akan dibaca dan di beri perintah oleh controller, sehingga pada saat input dan output jika memberikan perintah baru, maka tampilan serial monitor akan tampil dan memberikam informasi berupa data di serial monitor atau output berupa motor bergerak.
Gambar 10. DFD Level 1 Rancangan Alat
Berdasarkan pada gambar 10 menunjukkan jika pengguna jalan melewati Lampu jalan akan hidup pada waktu malam hari, menggunakan sensor Light Dependent Resistor (LDR)sebagai pembaca siang dan malam, dimana ketika malam hari lampu jalan nomor 1,2,3,4 dan 5 akan otomatis hidup dan di pagi hari apabila matahari terbit lampu jalan akan otomatis mati. Sensor ultrasonic untuk membaca penghalang, apabila di malam hari ada pengendara atau orang yang terdeteksi oleh sensor ultrasonic maka lampu nomor 1,2,3,4 dan 5 akan hidup, dan begitu juga sebaliknya jika ada pengguna jalan yang melewati jalan tesebut, maka lampu nomor 5,4,3,2 dan 1 akan hidup.
3.3 Unified Modeling Language (UML)
Fungsi uml pada penelitian ini untuk mengetahui bagaiman rancangan alat atau penelitian bisa bekerja dan menciptakan suatu bahasa pemodelan yang dapat digunakan baik oleh manusia maupun mesin.
3.3.1 Use Case Diagram Alat Lampu Jalan Berbasis Teknologi Sensor dan Tranduser.
Pada gambar 11 dibawah menjelaskan tentang Use Case dimana sensor Dependent Resistor (LDR) akan aktif pada waktu malam hari, dan akan mati pada waktu siang hari.
Dan begitu juga sebaliknya, ketika ada pengguna jalan melewati jalan tersebut, maka sensor ultrasonik akan hidup secara otomatis, untuk menghidupkan lampu nomor 1,2,3,4, dan 5 kemudian jika pengguna jalan sudah berada di lampu nomor 5, maka lampu nomor 4,3,2 dan 1 akan mati secara otomatis, dan sebaliknya jika pengguna jalan melewati lampu nomor 5, maka lampu nomor 4,3,2 dan 1 akan hidup.
Gambar 11. Use Case Diagram Lampu Jalan
3.3.2 Activity Diagram Perintah Alat Lampu Jalan Berbasis Teknologi Sensor dan Tranduser.
Gambar 12. Activity Diagram Sistem Alat Lampu Jalan
Pada gambar 12 menampilkan activity diagram pada rancangan alat, dimana data high dan low difungsikan untuk mengaktifkan dan mematikan beban, sementara data yang dikirimkan juga sama, sedangkan untuk modul sensor Dependent Resistor (LDR) akan mengirimkan perintah ke controller untuk mendeteksi waktu siang dan malam, dan kemudian mengirmkan perintah ke controller untuk mendeteksi suatu hambatan orang yang melintasi lampu tersebut.
3.3.3 Squence Diagram
Gambar 13. Squence Diagram
Pada gambar 13 diatas menampilkan squence diagram pada rancangan alat, dimana pengguna jalan akan melintasi jalan tersebut pada waktu malam hari maka sensorDependent Resistor (LDR) akan hidup, dan kemudian jika pengguna jalan melewati lampu nomor 1 maka sensor ultrasonik akan menghidupakan lampu selanjutnya karena ada nya suatu hambatan yang mengenai sensor ultrasonik tersebut.
3.4 Pengujian
Pengujian dilakukan terhadap perangkat lunak dan perangkat keras. Pengujian perangkat lunak dilakukan untuk mengetahui kinerja yang ditunjukkan oleh program yang dibuat, dimulai dari pengujian listing program sampai aplikasi program pada perangkat keras. Sedangkan pengujian hardware dilakukan untuk menguji fungsi alat apakah sesuai rencana atau tidak, dimulai dari pengujian setiap modul secara terpisah sampai pengujian sebagai suatu sistem terpadu.
3.4.1 Pengujian Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Berdasarkan gambar 14 merupakan pengukuran pada kaki negative dan positive sensor LDR (Light Dependent Resistor) mengunakan multitester memutar selector swit ke DC dengan skala 10 DCV, maka skala yang dibaca di display multitester menghasilkan 4,1 V.
Tabel 1. Hasil pengujian sensor LDR (Light Dependent Resistor)
NO Kondisi cahaya Nilai Sensor LDR Keterangan
1 0% (Terang) 0 Lampu tidak hidup
2 100% (Gelap) 100 Lampu hidup
Gambar 14. Pengujian Sensor LDR (Light Dependent Resistor) Menggunakan Multitester 3.4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik
Berdasarkan gambar 15 mrupakan pengukuran pada kaki negative dan positive sensor ultrasonik mengunakan multitester memutar selector swit ke DC dengan skala 10 DCV, maka skala yang di baca di display multitester menghasilkan 4 V.
Tabel 2. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik
NO Kondisi lampu jalan Nilai Sensor LDR Keterangan
1 Tidak ada pengguna jalan 0% Lampu tidak hidup
2 Ada pengguna jalan 100% Lampu hidup
Gambar 15. Pengujian Sensor Ultrasonik Menggunakan Multitester 3.4.3 Pengujian Relay 5 Channel Menggunakan Multitester Posisi Listrik Hidup
Berdasarkan gambar 16 merupakan Relay yang digunakan jenis relay 5 channel dengan tegangan 5 Volt. Cara pengukuran relay adalah pada negative multitester dihubungkan ke VCC relaydan positive multitester dihubungkan ke grounding relay lalu memutar selector swit ke DC dengan skala 10 DCV, maka skala yang di baca di display multitester menghasilkan 4 VDC.
Gambar 16. Pengujian Relay 5 Channel Menggunakan Multitester
3.4.4 Pengujian Keseluruhan
Berdasarkan gambar 17 dan 18 merupakan pengujian keseluruhan dari rancangan alat bertujuan untuk mengetahui apakah kondisi dilapangan sesuai dengan rancangan alat yang akan dibuat serta menyesuaikan dengan keadaan yang ada. Adapun hasil pengujian dari alat ini ditunjukan pada gambar berikut ini.
Gambar 17. Pengujian Keseluruhan Alat
Gambar 18. Pengujian Alat 3.5 Kelebihan dan Kekurangan Rancangan Alat
Adapun kelebihan dan kekurangan dari rancangan alat pada saat dilapangan atau pada saat perancangan, diantaranya :
Kelebihan :
1. Memberikan penerangan lebih baik bagi pengguna jalan 2. Memberikan inovasi terbaru bagi Desa Pasiran.
3. Mengurangi dampak kejahatan di malam hari.
4. Mengurangi biaya operasional Kekurangan :
1. Alat ini masih perlu lagi penambahan dana yang cukup banyak agar dapat diterapkan di jalan-jalan perkotaan maupun perdesaan.
2. Alat ini perlu ditambahkan lagi kamera agar bisa merekam lalu lintas di jalan tersebut
4. KESIMPULAN
Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran yang di ambil dari hasil penelitian yang telah penulis lakukan pada pembahasan sebelumnya. Adapun kesimpulan yang dapat penulis simpulkan yaitu sebagai berikut Apabila sensor LDR (Light Dependent Resistor) terkena cahaya, maka kondisi lampu jalan akan mati dan jika pada waktu keadaan gelap (malam hari) maka lampu jalan akan secara otomatis hidup. Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan pantulan gelombang suara untuk mendeteksi keberadaan sebuah objek tertentu yang ada di depannya. Sensor ultrasonik ini juga mampu mendeteksi keretakan dan tipe benda yang berhasil memantulkan sinyal bunyi ultrasonic 20.000 Hz++. Menggunakan 5 rangkaian lampu jalan dalam bentuk prototype.
REFERENCES
[1] I. G. A. Putra, A. A. N. Amrita, and I. M. A. Suyadnya, “Rancang Bangun Alat Monitoring Kerusakan Lampu Penerangan Jalan Umum Berbasis Mikrokontroler dengan Notifikasi SMS,” J. Comput. Sci. Informatics Eng., vol. 2, no. 2, pp. 90–
99, 2018, doi: 10.29303/jcosine.v2i2.141.
[2] R. Ananda and W. Handoko, “Penggunaan Rangkaian Booster Converter Dan Ic-Tp4056 Untuk Lampu Jalan Murah,”
JURTEKSI (Jurnal Teknol. dan Sist. Informasi), vol. 7, no. 1, pp. 9–14, 2020, doi: 10.33330/jurteksi.v7i1.886.
[3] K. Noviandi, R. R. Yacoub, and Junaidi, “Perancangan Alat Penghitung Penggunaan Daya Listrik Pada Lampu Penerangan Jalan Umum Berbasis Sensor Arus Dan Mikrokontroler,” J. Tek. Elektro Univ. Tanjungpura, vol. 1, no. 1–
11, pp. 1–11, 2020.
[4] M. N. Agriawan, Sania, C. Rasmita, N. Wahyuni, and Maisarah, “Prototype Sistem Lampu Penerangan Jalan Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya Berbasis Arduino Uno,” PHYDAGOGIC J. Fis. dan Pembelajarannya, vol. 4, no. 1, pp.
39–42, 2021, doi: 10.31605/phy.v4i1.1489.
[5] R. W. Ayu Reski and N. Syam, “Prototype Lampu Penerangan Jalan Otomatis Berdasarkan Sensor Cahaya Berbasis Arduino Pada,” vol. 1, no. 2, pp. 90–101, 2020.
[6] D. G. Somadani Ade Heri, “Prototipe Penerangan Jalan Umum (Pju) Pintar Berbasis Arduino Menggunakan Solar Panel,
Sensor Hc-Sr04 Dan Sensor Ldr,” Pros. Semnastek, vol. 3, no. PROSIDING SEMNASTEK 2018, pp. 2–8, 2018, [Online]. Available: https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek/article/view/3443.
[7] A. Adam, M. Muharnis, A. Ariadi, and J. Lianda, “Penerapan IoT Untuk Monitoring Lampu Penerangan Jalan Umum,”
Elinvo (Electronics, Informatics, Vocat. Educ., vol. 5, no. 1, pp. 32–41, 2020, doi: 10.21831/elinvo.v5i1.31249.
[8] M. W. D. W.E. Putra, I.L. Kusuma, “田中 光 *1 ・山根嵩史 *2 ・魚崎祐子 *3 ・中條和光 *1,” vol. 1, no. 3, pp. 107–
115, 2020.
[9] F. Tarbiyah, D. A. N. Keguruan, U. I. Negeri, and R. I. Lampung, “SMART KEY BERBASIS ANDROID PADA MATERI,” 2022.
[10] L. E. García Reyes, “Sensor Ultrasonic,” J. Chem. Inf. Model., vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2013.
[11] R. Susanto, Y. Kristanto, S. Ridwanto, and D. Hisnuaji, “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SENSOR PARKIR,” pp. 18–29.
[12] P. Cahyo, S. Nugroho, and M. I. Haj, “Sound Level Meter Berbasis Arduino Dengan Sensor Bunyi Dan Sensor Ultrasonic Untuk Menentukan Hubungan Jarak Dengan Intensitas Bunyi,” vol. 3, no. November, pp. 117–124, 2019.
[13] S. Utama, A. Mulyanto, M. Arif Fauzi, and N. Utami Putri, “Implementasi Sensor Light Dependent Resistor (LDR) Dan LM35 Pada Prototipe Atap Otomatis Berbasis Arduino,” CIRCUIT J. Ilm. Pendidik. Tek. Elektro, vol. 2, no. 2, pp. 83–
89, 2018, doi: 10.22373/crc.v2i2.3706.
[14] D. A. O. Turang, “Pengembangan Sisrem Relay Pengenadalian Dan Penghematan Pemakaian Lampu,” Semin. Nas.
Inform., vol. 2015, no. November, pp. 75–85, 2015.
[15] K. Ahadi et al., “PENERANGAN JALAN UMUM DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI SIMULATION OF ELECTRIC ENERGY POTENCIAL SAVINGS FOR STREET,” vol. 17, no. 1, pp. 31–42, 2018.
[16] R. Tullah, Sutarman, and A. H. Setyawan, “Sistem Penyiraman Tanaman Otomatis Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno Pada Toko Tanaman Hias Yopi,” J. Sisfotek Glob., vol. 9, no. 1, pp. 100–105, 2019.
[17] E. Lolang, “) yaitu hipotesis yang akan diuji. Biasanya, hipotesis ini merupakan pernyataan yang menunjukkan bahwa suatu parameter populasi memiliki nilai tertentu.,” no. 3, pp. 685–695, 2015.
