Perancangan Kontrol Pencahayaan Pada Ruang Baca Berbasis Arduino dan Sensor Cahaya

DAFTAR PUSTAKA

Andriani Nirwana Barus. 2014. Alat Ukur Intensitas Cahaya Dengan Menggunakan Sensor LDR Berbasis Mikrokontroler ATmega8 [Tugas Akhir].Medan : Universitas Sumatera Utara.

B Darmawan Djonoputro. 1985. Sistem Satuan. ITB. Bandung.

Daryanto. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Bumi Aksara. Jakarta.

Inayati Nur S dkk. 2011. Analisis dan Perancangan Kontrol Pencahayaan dalam Ruangan.Jurnal Fisika dan Aplikasinya.Vol.7. No.2.1-4.

Maulidan Kelana dkk.2015. Rancang Bangun Sistem Pengontrol Intensitas Cahaya Pada Ruang Baca Berbasis Mikrokontroler ATMega16.Positron Vol.V.No.2. 05-10.

Mike Tooley. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.

Muchammad Pamngkas. 2015. Perancangan Dan Realisasi Alat Pengukur Intensitas Cahaya.Jurnal Elkomika. Teknik Elektro Itenas No.2 Vol.3.120-132.

Muhammad Syahwil. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino. Andi Offset. Yogyakarta.

Owen Bishop. 2004. Dasar-Dasar Elektronika. Erlangga. Jakarta. Prasasto Satwiko. 2009. Fisika Bangunan. Andi Offset. Yogyakarta. Richard Blocher. 2003. Dasar Elektronika. Andi Offset. Yogyakarta.

Vadhya Wiendyas Gandoria. 2016. Perancangan Sistem Pengamat Parameter Cuaca Menggunakan Komunikasi Wireless [Skripsi].Jakarta : Universitas Nasional. Winarno dan Deni Arifianto. 2011. Bikin Robot Itu Gampang. Kawan Pustaka.

Jakarta.

[Online].Datasheet LDR. Diakses Pada 15 Mei 2016.

[Online].Datasheet IC MOC3021. Diakses Pada 30 November 2016.

[Online]. Datasheet TRIAC (Triode for Alternating Current. Diakses Pada 30 November

pdf/view/22033/STMICROELECTRONICS/BTA41.html

[Online].David William. 2015. Projects Design Lux Meter Using A Light Dependent Resistor.Diakses pada 01 November 2016.

light-dependent-resistor/&prev=search

BAB 3

PERANCANGAN ALAT

3.1. Diagram Blok

Berikut ini adalah diagram blok cara kerja alat :

Gambar 3.1. Diagram Blok Alat Dalam Proses Pengukuran

Keterangan dari diagram blok diatas ialah :

• Blok Sensor LDR : sensor cahaya akan mendeteksi input yang datang yaitu berupa cahaya, dan output sensor akan masuk ke Mikrokontroler Arduino

• Blok Mikrokontroler Arduino : Arduino akan mengolah output sensor cahaya yang telah diterimanya, data hasil pengukuran yang berbentuk sinyal Analog dari sensor dikonversi ke bentuk Digital oleh Analog to Digital Converteryang terdapat pada Arduino, sehingga mampu diproses lebih lanjut oleh Arduino.Hasil pengukuran (nilai iluminasi) akan ditampilkan ke LCD, dan Arduino juga akan mengontrol dimmerlampu apabila iluminasi cahaya yang dihasilkan belum sesuai dengan nilai referensi

• Blok LCD : menampilkan data yang telah diproses, yang menunjukkan besar nilai iluminasi selama alat bekerja

LDR SENSOR

ARDUINO UNO

LCD

DIMMER LAMPU

LAMPU ZERO

CROSSING DETECTOR

• Blok DimmerLampu : sebagai switching untuk mengontrol terang redupnya lampu

• Blok Lampu : sebagai sumber penerangan yang dikontrol iluminasinya

• Blok Zero Crossing Detector : mendeteksi perpotongan gelombang sinus pada tegangan AC

3.2.Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Robotik Sikonek Universitas Sumatera Utara.Penelitian dilakukan dari bulan April sampai dengan bulan Oktober 2016.

3.3.Perancangan Rangkaian Elektronik

Dalam pembuatan alat secara keseluruhan, sebelumnya akan di rancang beberapa rangkaian yang dapat terkoneksi dengan Arduino Uno sebagai otak dari sistem ini agar sistem dapat berjalan dengan efisien. Adapun beberapa rangkaian tersebut yaitu sensor, catu daya, LCD,dimmerlampu dan zero crossing detector. Adapun perancangan rangkaian elektronika tersebut di paparkan sebagai berikut.

3.3.1. Rangkaian Sensor

Pada Perancangan alat ini digunakan sensor LDR(Light Dependent Resistor)sebagai detekor perubahan intensitas cahaya.Untuk mengukur intensitas cahaya menggunakan Arduino, kita harus mengubah perubahan resistansi LDR menjadi perubahan tegangan (DC) karena Arduino hanya mengukur tegangan, tidak mengukur resistansi. Oleh karena itu, dibutuhkan rangkaian pembagi tegangan yang komponennya adalah LDR dan resistor yang dihubungkan secara seri dan bagian tengah rangkaian diumpan ke pin analog Arduino. Skematik rangkaian pembagi tegangan terhubung ke Arduino terlihat pada gambar 3.2 berikut.

Gambar 3.2. Skematik Rangkaian LDR Terhubung Ke Ardino

Sensor LDR terhubung dengan pin A0 pada Arduino, yang nantinya data yang diterima oleh sensor yang masuk ke pin analog Arduino akan diubah menjadi tegangan. Tegangan output rangkaian akan dipengaruhi oleh perubahan Resistansi LDR akibat perubahan intensitas cahaya. Dari Gambar 3.2 dapat dicari tegangan output =

���� = _{���������}���������_{+ ����} . ���

LDR mempunyai sifat semakin banyak cahaya yang diterimanya (saat terang), nilai resistansinya semakin mengecil, dengan demikian tegangan yang diterima pin analog Arduino akan semakin besar. Dan sebaliknya, saat cahaya yang diterima LDR semakin kecil (saat gelap) maka nilai resistansi LDR akan besar, sehingga tegangan yang diterima pin analog Arduino akan mengecil.Dengan rangkaian pembagi tegangan di atas, kita bisa mendapatkan perubahan iluminasi dan resistansi dalam kondisi yang linear dengan sedikit perhitungan dan pemrograman yang diunduh ke Arduino.

3.3.2. Display LCD

LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Pin-pin pada LCD terhubung langsung ke pin-pin Arduino. Dimana pin VSS dan VDD pada LCD terhubung ke pin VCC dan GND Arduino, pin VEE terhubung ke resistor variabel untuk mengatur kecerahan LCD, pin RS terhubung ke pin 7, pin RW terhubung ke pin ground, pin E terhubung ke pin 6, kaki D4 dan D5 terhubung ke pin 5 dan 4, kaki D6 dan D7 terhubung ke pin 3 dan 8.Skematik LCD terhubung ke Arduino dapat dilihat pada gambar 3.3 berikut.

Gambar 3.3.Skematik Rangkaian LCD

3.3.3. Power Suplay Arduino

Pada perancangan alat ini arduino menggunakan power suplay external adaptor AC-DC, dengan menghubungkan adaptor AC-DC ke jack DC Arduino. Adaptor AC-DC yang digunakan ialah adaptor bertegangan 12V.Board Arduino dapat beroperasi dengan power suplay yang memiliki rentang tegangan antara 6-20V. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi rentang tegangan kurangdari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni 5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa over heat yang akhirnya dapat merusak pcb. Dengan demikian tegangan yang direkomendasikan adalah

7V-12V.Adapun bentuk fisik dari adaptor yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.4 berikut ini.

Gambar 3.4. Adaptor Yang Digunakan Sebagai Power Suplay Arduino

3.3.4. Dimmer Lampu

Dalam perancangan dimmer lampu ini terdapat dua buah rangkaian.Rangkaian yang pertama yaitu rangkaian berupa optoisolator dengan tipe MOC3021, dimana penggeraknya menggunakan IR LED dan keluarannya berupa phototransistor.Rangkaian yang kedua merupakan rangkaian bagian pengontrol lampu AC. Rangkaian yang dimaksud disini adalah rangkaian TRIAC dengan seri BTA41.

Rangkaianoptoisolator dengan tipe MOC3021 ini merupakan interface sebagai antarmuka antara mikrokontroler dengan rangkaian TRIAC untuk dimmer lampu AC. Selain berfungsi sebagai antarmuka rangkaian ini juga berfungsi sebagai pengaman/isolasi antara rangkaian TRIAC dengan mikrokontroler, sehingga bila terjadi kerusakan pada rangkaian TRIAC maka mikrokontroler tidak mengalami kerusakan. Pada rangkaian ini yang perlu diperhatikan adalah besarnya arus yang diperlukan untuk menggerakkan phototransistoragar aktif, dan besarnya arus yang dibutuhkan oleh rangkaian TRIAC. Besarnya arus yang diperlukan pada IR LED agar phototransistor terhubung adalah berkisar antara 8 – 15 mA dengan tegangan forward maksimum pada led adalah 1,5 V, sedangkan arus maksimum yang diperbolehkan melewati phototransistor adalah sebesar 100 mA. Dengan menggunakan Vcc sebesar 5 volt, maka untuk mengalirkan arus pada IR led sebesar 10 mA diperlukan resistor dengan nilai :

�� = ���_�− ��

� =

5−1,5

10 �� = 350 �

Karena resistor dengan nilai 350 � sulit didapat, maka penulis menggunakan resistor 330 �sebagai resitor pengganti sehingga arus yang lewat pada led adalah :

�� =���_��− �� =

5−1,5

330 � = 10,6 ��

Selanjutnya rangkaian yang kedua, rangkaian TRIAC berfungsi untuk memberikan daya ke beban sesuai dengan sudut picu yang diberikan dari mikrokontroler.Pada rangkaian ini TRIAC yang digunakan adalah TRIAC dengan tipe BTA41, dimana TRIAC tersebut mudah didapatkan dipasaran dan mampu mengalirkan arus maksimum 40A, sehingga cocok jika digunakan untuk mencatu daya dari beban.Besarnya arus yang mengalir pada phototransistor ditentukan melalui arus yang diperlukan oleh gate pada rangkaian TRIAC ini.Hal ini tergantung pada TRIAC yang dipakai. Pada sistem ini TRIAC yang digunakan membutuhkan arus gate maksimum 1,2 ampere, penulis mengambil rentang 95% dari nilai gate maksimum (95% x Igt) sehingga nilai yang di dapat 1,14 A.sehingga nilai resistor minimal yang harus dipasang pada Rg adalah sebesar :

�� =��� − ��

��� =

220−1,3

1,14 = 191 �ℎ�

Rangkaian dimmer lampu pada perancangan alat ini terlihat seperti pada gambar 3.5 berikut ini.

Gambar 3.5. Skematik Rangkaian Dimmer Lampu

3.3.5. Rangkaian Zero Crossing Detector

gelombang sinus AC 220 volt saat melewati titik tegangan nol. Seberangan titik nol yang dideteksi adalah peralihan dari positif menuju negatif dan peralihan dari negatif menuju positif . Seberangan-seberangan titik nol ini merupakan acuan yang digunakan sebagai awal pemberian nilai waktu tunda untuk pemicuan TRIAC.

Zero crossing detectorberfungsi untuk mendeteksi perpotongan gelombang sinus pada tegangan AC denganzero point tegangan AC tersebut, sehingga dapat memberikan sinyal acuan saat dimulainya pemicuan sinyal menggunakan rangkaian zero crossing detector ini, kita dapat mendeteksi zero point sekaligus mengubah suatu sinyal sinusoidal (sine wave) menjadi sinyal kotak (square wave). Perpotongan titik nol yang terdeteksi adalah pada saat peralihan dari siklus positif menuju siklus negatif dan peralihan dari siklus negatif menuju siklus

positif.Sinyal acuan (zero point) akan digunakan sebagaiinterupsi eksternal mikrokontroller dan selanjutnya mikrokontroller akan mengatur dan membangkitkan sinyal PWM untuk memicu gate TRIAC. Skematik Rangkaian Zero Crossing Detector dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut ini.

Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Zero Crossing Detector

Pada Gambar 3.7 berikut ini ialah gambar skematik rangkaian secara keseluruhan,

3.4.Flowchart Program

Perancangan perangkat lunak secara keseluruhan dari perancangan kontrol pencahayaan pada ruang baca ini, penulis menggambarkan dalam bentuk flowchart agar lebih mudah dipahami. Diagram alur perancangan program seperti flowchartyang terlihat pada gambar 3.8 berikut ini,

Penjelasan dari Flowchart sebagai berikut, program dimulai saat sensor LDR mendeteksi perubahan intensitas cahaya disekitarnya. Nilai analog yang terbaca oleh sensor yang masuk ke pin A0 Arduino akan diolah menjadi nilai lux berdasarkan perhitungan dalam program yang telah diunduh ke Arduino. Kemudia nilai tersebut dibandingkan dengan nilai referensi (yaitu 300 lux), dan Arduino akan mengeksekusi perbandingan nilai tersebut. Jika nilai iluminasi yang dideteksi oleh sensor kurang dari 300 lux dimmer akan bekerja menambah kecerahan lampu. Dan sebaliknya, jika nilai iluminasinya lebih dari 300 lux, dimmer akan bekerja mengurangi kecerahan lampu.

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Setelah dilakukan perancangan dan pembuatan alat pada bab sebelumnya, pada bab ini akan dilakukan pengujian dan pembahasan dari perancangan tersebut. Adapun proses pengujian tersebut meliputi pengujian Arduino dan LCD, pengujian sensor, pengujian dimmer lampu, dan pengujian sistem secara keseluruhan.

4.1.Pengujian Arduino dan LCD

Pengujian Arduino dan LCD dilakukan dengan mengupload salah satu program ke Arduino. Jika program tersebut berjalan lancar maka dapat dipastikan Arduino dan LCD dalam keadaan baik. Dalam pengujian Arduino dan blok LCD ini dilakukan dengan mengupload kode program seperti pada Gambar 4.1 dan hasilnya terlihat seperti pada Gambar 4.2 berikut ini.

Gambar.4.2. Pengujian Blok LCD

Dari hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa eksekusi program dapat berjalan.Hal ini menunjukkan bahwa Arduino dan LCD dalam keadaan baik.

4.2.Pengujian Sensor

Berdasarkan prinsip kerja LDR dimana Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang dikenainya atau yang ada disekitarnya. Pada perancangan alat ini, perubahan resistansi LDR dijadikan parameter fisis dalam pengukuran intensitas cahayauntuk mendapatkan nilai iluminasi yang sebenarnya. Namun pin input analog dari Arduino hanya mengukur tegangan, tidak mengukur resistansi. Ada beberapa perhitungan yang harus dilakukan untuk mendapatkan nilai resistansi LDR. Beberapa perhitungan tersebut diinput dalam program yang diunduh ke Arduino, seperti berikut :

• Membaca input analog pada pin A0 arduino :

ldrRawData = analogRead(A0);

• Data yang diukur pada pin A0 Arduino, dikonversi menjadi tegangan resistor dengan perhitungan input data analog pada pin A0 Arduino di bagi dengan nilai bit max (1023) dan dikalikan dengan Vin (5V) :

resistorVoltage = (float)ldrRawData / MAX_ADC_READING * ADC_REF_VOLTAGE;

• Menghitung nilai tegangan LDR dengan perhitungan Vin di kurang dengan tegangan resistor di atas ;

• Tahap ini menghitung nilai resistansi LDR dengan perhitungan tegangan LDR dibagi dengan teganagan resistor di kali dengan Vin :

ldrResistance = ldrVoltage/resistorVoltage * REF_RESISTANCE;

Dari tahapan-tahapan perhitungan di atas, diperoleh data resistansi LDR vs Lux Meter Standar sebagai berikut :

Tabel 4.1.Data Iluminasi (lux) dan Resistansi LDR Level Dimmer Iluminasi Lux Meter

Standar (lux) Resistansi LDR

30 100 8614.28

40 225 4040.35

45 318 2629.73

50 440 2033.85

55 562 1636.65

60 712 1365.35

65 879 1150.77

70 1035 1006.50

75 1215 882.95

80 1284 792.56

5 1299 737.83

90 1316 685.14

95 1326 648.69

100 1329 599.22

105 1334 578.57

110 1337 558.22

115 1340 544.83

Dari hasil pengujian pada tabel 4.3 di atas terlihat hubungan antara resistansi LDR dan iluminasi yangberbanding terbalik(tidak linier).Semakin besar intensitas cahaya yang diterima sensor, maka semakin kecil resistansi LDR.Dan sebaliknya, semakin rendah intensitas cahaya yang diterima sensor, maka semakin besar juga resistansi LDR.Hasil pengujian tersebut terlihat dalam grafik pada gambar 4.3 di bawah ini.

Gambar 4.3. Grafik Iluminasi dan Resistansi LDR Yang Tidak Linier

Namun pada perancangan alat ini kita membutuhkan hubungan resistansi dan iluminasi yang berbanding lurus (linier).Didapatkan persamaan linier yang digunakan untuk merepresentasikan resistansi LDR agar linier mendekati iluminasi yang sebenarnya.Persamaan ini didapat dengan melogaritmakan data resistansi dan iluminasi lux meter standar tersebut. Persamaan fungsi linier tersebut terlihat dalam grafik pada gambar 4.4 berikut ini.

0 2000 4000 6000 8000 10000

0 500 1000 1500

LD

R

Re

si

st

a

n

ce

Gambar 4.4 Grafik Iluminasi dan Resistansi LDR Yang Linier

Dari grafik pada gambar 4.4 tersebut didapat persamaan linear (y = mx+b) yaitu y=-1,4051x+7,09756. Karena persamaan ini didapat dari data yang dilogaritmakan, maka persamaan ini juga dilogaritmakan untuk mendapatkan hasil pengujian yang linier.Sehingga persamaan ini menghasilkan rumus akhir :

y = mx+b

log(y) = log (mx+b) 10log� = 10�log�+log� y = 10log��. 10log� y = 10log��. 10� y = ��. 10�

Dari persamaan y = mx+b sebelumnya, didapat rumus akhir yang digunakan yaitu y = ��_.10�_{, dimana :}

y adalah nilai Lux yang akan di hitung x adalah resistansi LDR

m = -1,4051

b = 107,09756 = 12518931 y = -1.4051+ 7.09756

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

0 1 2 3 4

lo g (L D R ) log(Lux)

log(LDR) vs log(lux)

Linear (log(LDR) vs log(lux))

maka,didapat hasil akhir :

Lux dihitung = �������������−1,4051.12518931

Persamaan tersebut yang kemudian dijadikan koefisien pengkalibrasian perubahan resistansi LDR dalam program yang diunduh ke Aduino agar bisa menghasilkan iluminasi yang sebenarnya.Setelah didapat koefisien kalibrasi tersebut, dilakukan pengujian keakuratan hasil kalibrasi antara alat yang dirancang dengan Lux Meter Standar.Hasil pengujian terlihat pada tabel 4.2 berikut ini.

Tabel 4.2. Data Pengujian Iluminasi Alat Rancangan Terhadap Alat Standar

Level Dimer

Iluminasi Lux Meter Standar

(lux)

Iluminasi Pada Alat Yang Dirancang

(lux)

% Error Pengujian

30 100 _{98.87 1.13}

40 225 _{213.24 5.22}

45 318 _{329.76 3.69}

50 440 _{428.05 2.71}

55 562 _{533.69 5.03}

60 712 _{698.5 1.89}

65 879 _{843.1 4.08}

70 1035 _{1012.26 2.19}

75 1215 _{1183.58 2.58}

80 1284 _{1210.3 5.73}

85 1299 _{1241.25 4.44}

90 1316 _{1297.86 1.37}

95 1326 _{1305.58 1.53}

100 1329 _{1338.11 0.68}

105 1334 _{1350.75 1.25}

115 1340 _{1392.22 3.89}

120 1347 _{1410.75 4.73}

Rata-rata % Error _3.06

Perbandingan hasil pengujian antara dua variabel tersebut dapat terlihat dalam grafik pada gambar 4.5 berikut ini. Dari hasil pengujian ini terlihat bahwa pembacaan iluminasi pada alat yang dirancang sudah mendekati linier dengan alat standar dengan rata-rata %error sebesar 3,06%. Hal ini menunjukkan bahwa kalibrasi sudah dapat digunakan.

Gambar 4.5.Grafik Perbandingan Pengujian Iluminasi Alat Terhadap Alat Standar

4.3.Pengujian Dimmer Lampu

Pengujian dimmer lampu disini dilakukan dengan cara mengubah-ubah nilai PWM yang telah tertanam di Arduino dan mengukur outputnya dengan multimeter. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah perancangan dimmer lampu sudah bisa bekerja memberikan tegangan untuk mengontrol lampu dalam menghasilkan iluminasi sesuai dengan nilai referensi. Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.3 berikut ini

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0 500 1000 1500 2000

Lu x M e te r S ta n d a r Alat Rancangan Lux meter Standar (Lux) vs Alat Rancangan (Lux)

Lux Meter Standar

Tabel 4.3. Pengujian Dimmer Lampu Level Dimmer Tegangan (V/AC)

30 81,29

40 105,50

45 118,9

50 130,3

55 140,0

60 149,5

65 158,7

70 167,0

75 175,1

80 182,1

Dari hasil pengujian pada tabel 4.3.diatas dapat dilihat bahwa nilai tegangan berubah secara liniear sesuai dengan nilai pwm yang diberikan. Dimana semakin tinggi nilai pwm yang diberikan semakin tinggi juga tegangan yang dihasilkan, perbandingan seperti yang terlihat dalam grafilk pada gambar 4.6 berikut ini.Dari hasil pengujian tersebut terlihat bahwa rangkaian driver lampu sudah dapat digunakan.

Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Tegangan (V/AC) Dengan Nilai PWM 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 L e v e l D i m m e r Tegangan (V/AC) Level Dimer Tegangan (V/AC)

4.4.Pengujian Sistem Secara Keseluruhan

Pada bagian ini akan dilakukan pengujian keseluruhan alat yang telah dirancang dibandingkan terhadap lux meter standar. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah alat dapat bekerja dengan baik terhadap kondisi ruangan sesuai yang diharapkan atau tidak.Pengujian ini dilakukan pada ruangan berukuran 3x4�2.Alat yang dirancang diaplikasikan diatas meja belajar dengan luas 1x1�2. Jarak alat ke permukaan meja belajar yaitu 110 cm.Pengujian ini di lakukan pada kondisi ruangan terang dan pada kondisi ruangan gelap, untuk melihat perbandingan kinerja alat di kondisi ruangan yang berbeda. Hasil pengujian ini terlihat pada tabel 4.4dan 4.5 berikut ini,

Tabel 4.4.Data Pengujian Keseluruhan Alat Kondisi Ruang Terang Terbuka Jarak Alat Ke Permukaan Bidang Uji 110 cm

Kondisi Level Dimmer

Iluminasi Pada Lux Meter Standar

(Lux)

Iluminasi Pada Alat Yang Di rancang

(Lux)

Alat Mati 0 104 101

Alat Hidup 63 303 300

Tambah Cahaya 0 1741 1757

Tabel 4.5. Data Pengujian Keseluruhan Alat Kondisi Ruangan Gelap Jarak Alat Ke Permukaan Bidang Uji 110 cm

Kondisi Level Dimmer

Iluminasi Pada Lux Meter Standar

(Lux)

Iluminasi Pada Alat Yang Di rancang

(Lux)

Alat Mati 0 14 11

Alat Hidup 67 303 300

Dari hasil pengujian secara keseluruhan di atas, terlihat bahwa alat dapat bekerja memberikan iluminasi sesuai referensi (300lux) dengan menyesuaikan kondisi ruangan sekitarnya.Pada saat iluminasi ruangan kurang dari 300 lux, alat dapat bekerja menghasilkan iluminasi 300 lux. Dan pada saat di beri tambahan cahayadimana kondisi ruangan lebih dari 300 lux, alat secara otomatis akan mati.Dan alat akan menyala lagi pada saat kondisi ruangan kurang dari 300lux.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya didapat beberapa kesimpulan antara lain :

1. Penggunaan sensor LDR dalam percobaan ini dikatakan masih kurang baik. Hubungan resistansi LDR dengan iluminasi merupakan hubungan linier yang kurang bagus.

2. Hasil pengujian kalibrasi sensor LDR membuktikan bahwa hasil pembacaan sudah mendekati linear dengan pembacaan Lux Meter Standar, dengan error 3,06%

3. Perancangan skematik keseluruhan rangkaian dan program sudah sesuai dengan kebutuhan, berdasarkan hasil pengujian secara keseluruhan pada perbandingan kondisi ruangan gelap dan terang, alat sudah bisa menghasilkan iluminasi referensi yaitu 300 lux.

4. Alat ini sudah bisa bekerja dengan baik terhadap kondisi di ruangan sekitar. Apabila iluminasi pada ruangan yang dideteksi sensor kurang dari 300 lux, alat ini sudah bisa bekerja menghasilkan iluminasi sebesar 300 lux. Dan apabila iluminasi ruangan lebih dari 300 lux, alat ini akan mati secara otomatis

5.2. Saran

Beberapa saran yang ingin diberikan sehubung dengan pelaksanaan tugas akhir ini antara lain sebagai berikut

1. Dari literatur-literatur yang sudah dicari, untuk pembacaan iluminasi yang lebih baik, penggunaan Digital Light Sensor BHI750 lebih mumpuni di banding sensor LDR dalam perancangan alat kontrol iluminasi

2. Untuk percobaan-percobaan kedepannya sebaiknya konstruksi alat dirancang lebih baik lagi agar pengaplikasian alat lebih mudah dan efisien

3. Untuk perancangan selanjutnya dapat mencoba sumber penerangan lain selain lampu pijar

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Pencahayaan

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) cahaya adalah sinar atau terang (dari sesuatu yang bersinar seperti matahari, bulan, lampu, lilin, dsb) yang memungkinkan mata menangkap benda-benda disekitarnya. Cahaya sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

A. Cahaya Alami

Cahaya alami adalah cahaya yang bersumber dari penerangan atau sinar alam sepertimatahari, lahar panas, fosfor di pohon-pohon, kilat dan kunang-kunang. Cahaya alami memiliki beberapa kelebihan diantaranya,

• Bersifat alami (natural), manusia pada dasarnya tidak ingin dicabut dari alam dan ingin selalu berada didalam atau dekat dengan alam.

• Tersedia berlimpah

• Tersedia secara gratis

• Memiliki spektrum cahaya lengkap

• Memiliki daya panas dan kimiawi yang diperlukan bagi makhluk hidup di bumi.

• Dinamais, arah sinar matahari selalu berubah oleh rotasi bumi maupun peredarannya saat mengelilingi matahari.

• Lebih alami bagi irama tubuh

Disamping kelebihannya cahaya alami juga memiliki kekurangan, diantaranya,

• Pada bangunan berlantai banyak dan gemuk (berdenah rumit) sulit untuk memanfaatkan cahaya alami matahari (walau ada teknologi serat kaca yang dapat menyalurkan cahaya jauh kedalam ruangan)

• Intensitas cahaya tidak mudah diatur, dapat sangat menyilaukan atau sangat redup

• Sering membawa serta panas masuk ke dalam B. Cahaya Buatan

Cahaya buatan adalah cahaya yang bersumber dari sinar atau pencahayaan buatan seperti bola lampu, lilin, lampu sentir, dsb.Pencahayaan buatan diperlukan karena kita tidak dapat sepenuhnya bergantung pada ketersediaan cahaya alami.Misalnya pada malam hari atau diluar yang tak terjangkau oleh cahaya alami.Dengan demikian sudah semestinya pencahayaan buatan bersifat saling mendukung dengan pencahayaan alami (tidak dapat dikatakan mana yang lebih unggul). Pencahayaan buatan diperlukan bila :

• Tidak tersedia cahaya alami siang hari, saat antara matahari terbenan dan terbit

• Tidak tersedia cukup cahaya alami dari matahari, saat mendung tebal, intensitas cahaya bola langit akan berkurang

• Cahaya alami dari matahari tidak dapat menjangkau tempat tertentu didalam ruangan yang jauh dari jendela

• Diperlukan cahaya merata pada ruang lebar. Pada ruangan yang lebar, hanya lokasi disekitar jendela saja yang terang, sedangkan bagian tengah akan menjadi redup. Hal ini terutama terjadi pada ruangan lebar, luas dan terletak dibawah lantai lain sehingga tidak dapat dibuat lubang cahaya di atap. Namun jika ruang luas tersebut dapat diberi atap transparan, tidaklah terlalu disarankan untuk daerah tropis karena ruangan akan menjadi sangat panas.

• Diperlukan untuk fungsi khusus

Sebagai tambahan, pencahayaan buatan tidak akan dapat sepenuhnya menggantikan pencahayaan alami dari matahari. Sinar matahari membawa efek fisik, kimia, dan psikologis yang tidak seutuhnya dapat digantikan oleh sinar lampu.Makhluk hidup (manusia, hewan dan tumbuhan) pada dasarnya sangat terkait oleh alam. Oleh karena itu mengasingkan manusia secara total dari pencahayaan alami tentu tidak disarankan karena akan membawa dampak merugikan baik secara fisik maupun mental

2.2.Istilah-Istilah dan Pengertian dalam Pencahayaan

Beberapa istilah-istilah yang sering digunakan dalam penghitungan pencahayaan adalah sebagai berikut :

a. Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya (light intensity, luminous intensity), diukur dengan Candela (cd)) adalah kuat cahaya yang dikeluarkan oleh sebuah sumber cahaya ke arah tertentu.penggambaran intensitas cahaya dapat dilihat pada gambar 2.1. berikut ini,

Gambar 2.1.Penggambaran Intensitas Cahaya

b. Fluk Cahaya

Fluk cahaya (luminous flux, diukur dengan Lumen (lm)) adalah banyak cahaya yang dipancarkan ke segala arah oleh sebuah sumber cahaya per satuan waktu (biasanya per detik).Penggambaran fluk cahaya dapat dilihat pada gambar 2.2.berikut ini,

c. Iluminansi Cahaya

Iluminan (illuminancediukur dengan Lux (lx), lumen/�2) adalah banyaknya cahaya yang datang pada suatu unit bidang. Iluminasi (illumination) adalah cahaya yang datang pada suatu objek.Pengambaran iluminansi cahaya dapat dilihat pada gambar 2.3.berikut ini,

Gambar 2.3.Penggambaran Lux (Iluminasi)

d. Luminansi Cahaya

Luminan (Luminance, diukur dengan candela/�2) adalah intensitas cahaya yang dipancarkan, dipantulkan, atau diteruskan oleh suatu unit bidang yang diterangi,

Gambar 2.4.Penggambaran Luminan

Untuk lebih jelasnya mengenai besaran, lambang, satuan dan lambang satuan dalam pencahayaan dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1.Simbol dan Satuan Dalam Cahaya

NO. Kesatuan Simbol Satuan Simbol

Satuan 1 Kuat Cahaya (Intensitas Cahaya)

I

Lilin (candela, candlepower)

cd

2 Arus cahaya (yaitu jumlah banyaknya cahaya (Q) per satuan waktu (t)) ; Ф = Q/t

Ф Lumen lm

3 Arus cahaya yang datang (iluminan) per satuan luas permukaan ; E = Q/A

E Lux lx

4 Arus cahaya yang pergi (luminan)

per satuan luas permukaan; IL=I/A IL cd/�

2

cd/�2

Dalam kenyataannya, menghitung penerangan tidak semudah yang dibayangkan. Banyak faktor yang mempengaruhi di suatu titik, antara lain distribusi intensitas cahaya luminer, efisiensi, bentuk dan ukuran ruang, pantulan permukaan, serta ketinggian lampu dari bidang kerja. Dari segi pengarahan cahaya dikenal istilah pencahayaan langsung (direct lighting), yaitu pencahayaan dengan mengarahkan sinar langsung ke bidang kerja atau objek. Lawan dari pencahayaan langsung adalah pencahayaan tidak langsung (indirect lighting), yaitu pencahayaan dengan cara memantulkan sinar terlebih dahulu (misalnya ke langit-langit dan ke dinding). Pencahayaan tak langsung sangat baur sehingga menimbulkan suasana lembut.Pada umumnya lampu memberikan gabungan antara kedua pencahayaan tersebut.

Berdasarkan cakupannya dikenal istilah pencahayaan umum (general lighting), yaitu pencahayaan merata untuk seluruh ruangan dan dimaksudkan untuk memberikan terang merata, walaupun mungkin minimal, agar tidak terlalu gelap.Berbeda dengan pencahayaan umum, pencahayaan kerja (task lighting) adalah pencahayaan fungsional untuk kerja visual tertentu, biasanya disesuaikan dengan

standar kebutuhan penerangan bagi suatu jenis kerja.pencahayaan yang secara khusus diarahkan ke objek tertentu untuk memperkuat penampilannya (fungsi estetik) disebut pencahayaan aksen (accent lighting). Cahaya ambien (ambient light) adalah cahaya keseluruhan dalam suatu ruang yang merupakan efek gabungan dari pencahayaan umum, aksen, dll.Pada umumnya lampu dapat memberikan pencahayaan dari beberapa definisi pencahayaan tersebut. Ada banyak lampu yang tersedia di toko (Prasasto,2009).

Dalam penelitian ini, penulis menggunakan bola lampu pijar soft tone 100W sebagai sumber penerangan. Adapun beberapa alasan digunakannya bola lampu pijar dalam penelitian ini karena kelebihan lampu ini antara lain sebagai berikut :

• Biaya awal yang rendah

• Pengaturan intensitas cahaya (terang/redup) mudah dan murah (dengan memakai dimmer)

• Dalam penelitian tidak membutuhkan pencahayaan yang tinggi, dimana bola lampu pijar hanya cocok untuk pencahayaan yang rendah

• Pemakaian sangat luwes

• Tidak terpengaruh oleh suhu dan kelembapan

• Perlengkapannya sederhana dan dapat ditangani dengan sederhana

Tetapi di balik kelebihannya, lampu pijar memiliki kekurangan antara lain :

• Umur pendek (750-1000 jam), makin rendah watt umur bola lampu semakin pendek

• Untuk negara tropis, panas dari lampu akan menambah beban AC

• Warna yang cenderung hangat, secara psikologis akan membuat suasana ruang kurang sejuk

2.3.Arduino

2.3.1. Sekilas Tentang Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan

jenis AVR dari perusahaan Atmel. Pembuatan Arduino dimulai pada tahun 2005, dimana sebuah situs perusahaan komputer Olivetti di Ivrea Italia, membuat perangkat untuk mengendalikan proyek desain interaksi siswa supaya lebih murah dibandingkan sistem yang ada pada saat itu. Dilanjutkan pada bulan Mei 2011, dimana sudah lebih dari 300.000 unit Arduino terjual.Pendiri dari Arduino itu sendiri bernama Massimo Banzi dan David Cuartielles sebagai founder.Awalnya mereka memberikan nama proyek itu dengan sebutan Arduin dari Ivrea tetapi seiring dengan perkembangan zaman, nama proyek itu diubah menjadi Arduino yang berarti “teman yang kuat” atau dalam versi Bahasa inggrisnya dikenal dengan sebutan “Hardwin”.Secara umum Arduino terdiri dari 2 bagian, yaitu :

1. Hardware berupa papan input/output (I/O) yang open source

2. Software Arduino yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untukmenulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer.

Saat ini ada bermacam-macam bentuk dan jenis Arduino yang disesuaikan dengan peruntukannya, tidak hanya board (papan) Arduno yang disediakan, tetapi juga terdapat modul siap pakai (shield), juga aksesoris seperti USB adaptor dan sebagainya.Pada penelitian kali ini penulis menggunakan Arduino Uno.

2.3.2. Papan/BoardArduino Uno

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang memiliki 14 pin digital Input/Output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai Output PWM), 6 Input analog, clock speed 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Board ini menggunakan daya yang terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adaptor AC-DC atau baterai.Papan/Board ArduinoUNO dapat dilihat pada gambar 2.5. berikut ini,

Gambar. 2.5. Papan/BoardArduino UNO

Adapun spesifikasi dari Board Arduino diatas ialah :

• Mikrokontroler ATmega328

• Tegangan Operasi 5V

• Tegangan Input (Disarankan) 7-12V

• Batas Tegangan Input 6-20V

• Pin Digital Input/Output 14 (Dimana 6 pin Output PWM)

• Pin Analog Input 6 pin

• Arus DC per I/O pin yaitu 40mA

• Arus DC untuk pin 3,3V 50mA

• Flash memory 32KB (ATmega328), dimana 0,5 KB digunakan oleh bootloader

• SRAM 2KB (ATmeg328)

• EEPROM 1KB (ATmega 328)

• Clock 16MHz

2.3.3. Fitur AVR ATMega328

ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses

eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :

• 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

• 32 x 8-bit register serba guna.

• Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

• 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.

• Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

• Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

• Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.

• Master / Slave SPI Serial interface.

Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).

Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit.Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64

byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.Gambar 2.6 berikut memperlihatkan pin-pin Mikrokontroler ATMega328, pada gambar 2.7, 2.8 dan 2.9 berikut merupakan konfigurasi dari port Mikrokontroler ATMega328, dan pada gambar 2.10 memperlihatkan tampilan architecture ATmega328 :

Gambar 2.6. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 328

Gambar 2.8. Konfigurasi Port C

Gambar 2.10.Architecture ATmega328

2.3.4. Kelebihan Arduino

Arduino menyederhanakan proses kerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan beberapa macam kelebihan, diantarnya :

• Arduino mudah didapatkan dipasaran dan memiliki harga yang cukup terjangkau dipasaran

• Sederhana dan mudah pemrogramannya, karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap

• Tidak perlu perangkat chip programmer, karena didalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari computer

• Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS232 bisa menggunakannya

• Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino, misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.

2.3.5. Catu Daya

Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal.Sumber daya dipilih secara otomatis, sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan Power Jack, dapat juga dihubungkan pada power pin (Gnd dan Vin). Board Arduino UNO dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6 sampai 20 volt.jika disuplay kurang 7 V, meskipun pin 5V dapat disuplay kurang dari 5V, board mungkin tidak stabil. Jikamenggunakan tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board.Kisaran tegangan yang disarankan adalah 7 sampai 12V. Adapun pin power suplay pada Arduino Uno adalah :

• Vin. Tegangan input board Arduino ketika menggunakan sumber daya (5V dari sambungan USB atau dari sumber regulator lain). Kita dapat mensuplay tegangan pada pin ini, jika suplay tegangan lewat power jack, dapat mengakses melalui pin ini

• 5V. Keluaran pin ini telah diatur sebesar 5V dari regulator pada board. Board dapat disuplay melalui DC jack power (7-12V), koneksi USB (5V), atau pin Vin (7-12V). Menyuplai tegangan melalui pin 5V atau 3.3V bypass regulator, dapat merusak board

• 3v3. Suplay 3.3V dihasilkan oleh regulator pada board. Menarik arus maksimal 50mA

• GND. Pin Ground 2.3.6. Input dan Output

Setiap pin digital pada board Arduino dapat digunakan sebagai input ataupun output. Dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(), pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5V. Setiap pin mampu memberikan atau menerima arus maksimum dan memiliki resistor pull-up internal (secara default tidak

terhubung) dari 20-5 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus, diantaranya :

• Serial, 0(RX) dan 1 (TX) digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dengan chip ATmega8U2 USB to TTL serial.

• Interupsi Eksternal, 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, tepi naik atau turun, atau perubahan nilai

• PWM, 3,5,6,9,10 dan 11. Menyediakan 8 bit output PWM dengan fungsi analogWrite().

• SPI, 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI

• LED, 13. Terdapat LED pin digital 13 pada board. ketika pin bernilai TINGGI (HIGH), LED menyala (ON), ketika pin bernilai RENDAH (LOW), LED akan mati (OFF)

• Uno memiliki 6 analog input tertulis di label A0 hingga A5, masing-masingnya memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog tersebut terukuru dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi analogReference().

• TWI: pin A4 atau pin SDA dan and A5 atau pin SCL. Support TWI communication menggunakan Wire library. Inilah pin sepasang lainnya di board UNO.

• AREF. Tegangan referensi untuk input analog. digunakan fungsi analogReference().

• Reset. Meneka jalur LOW untuk mereset mikrokontroler, terdapat tambahan tombol reset untuk melindungi salah satu blok.

2.3.7. Bahasa Pemrograman Arduino

Banyak Bahasa pemrograman yang biasa digunakan untuk pemrograman mikrokontroler.Misalnya Bahasa assembly, namun dalam pemrograman Arduino ini

bahasa yang dipakai adalah Bahasa C. Bahasa C adalah Bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal computer diciptakan dan sangat berperan dalam perkembangan software. Bahasa C adalah multi-platfrom karena Bahasa C bisa diterapkan pada lingkungan Windows, Unix, Linux atau sistem operasi lain tanpa mengalmai perubahan source code, (Kalaupun ada perubahan biasanya sangat minim). Karena Arduino menggunakan Bahasa C yang multi-platfrom, software Arduino pun bisa dijalankan pada semua sistem operasi yang umum.

Terdapat banyak library Bahasa C yang bisa didapat.Setiap library Arduino biasanya disertai dengan contoh pemakaiannya.Keberadaan library-library ini bukan hanya membantu kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa dijadikan sarana untuk mendalami program Bahasa C pada mikrokontroler.Tampilan pemrograman Arduino dapat dilihat pada gambar 2.11.berikut ini.

Gambar 2.11. Tampilan Pemrograman Arduino Dengan Software Arduino IDE

Dimana pada gambar tersebut terdiri dari 3 bagian yaitu,

• Bagian atas, yakni Toolbar, pada bagian ini juga terdapat menu file, edit, sketch, tools dan help

• Bagian tengah, yaitu tempat penulisan kode program atau sketch

• Bagian bawah berupa jendela pesan (message windows) atau tes konsul yang berisi status dan pesan error.

Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai karakter bahasa C dan software Arduino,

• Struktrur

Setiap program Arduino (biasa di sebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada yaitu,

- Void setup (){}, semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

- Void loop (){}, fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi dan lagi secara terus menerus sampai catu daya (power dilepaskan)

• Syntax

- //(Komentar satu baris), terkadang diperlukan untuk memberikan catatan pada apa arti dari kode-kode program yang dituliskan. cukup menuliskan dua buah garis miring, dan apapun yang kita ketikkan dibelakangnya akan diabaikan oleh program

- /* */(Komentar banyak baris), jika kita punya banyak catatan (lebih dari 1 baris) pada apa arti kode-kode program yang dituliskan, hal itu dapat dituliskan pada beberapa garis sebagai komentar. Semua hal yang terletak diantara kedua simbol tersebut akan diabaikan oleh program

- {} (Kurung kurawal), digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir (digunakan juga pada fungsi dan pengulangan)

- ; (Titik koma), setiap baris kode program harus diakhiri dengan titik koma. Jika ada titik koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan

- Header file adalah library file yang telah tersedia di dalam Arduino. Library ini akan digunakan untuk membantu pemrograman berdasarkan perangkat yang digunakan. Sintaks penulisan dimulai dengan ”#include” kemudian diikuti nama header library dengan diapit tanda”<>”. Biasanya tampilan warnanya adalah oranye.

• Variabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang digunakan untuk memindahkannya.

- int (Integer), digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32.768 dan 32.767. - long (Long), digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte

(32 bit) dari memori RAM dan mempunyai rentang dari -2.147.483.648 dan 2.147.483.647

- boolean (Boolean), variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar) atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit dari RAM

- float (Float), digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit) dari RAM dan mempunyai rentang dari -3,4028235E+38 dan 3,4028235E+38

- char (Character), menyimpan satu karakter menggunakan kode ASCII (mislanya ’A’ = 65). Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM

- Byte, angka antara 0 dan 255. Sama halnya dngan char, namun byte hanya menggunakan 1 byte memori

- Unsignt int, sama dengan int. Menggunakan 2 byte tetapi unsign int tidak dapat digunakan untuk menyimpan angka negatif, batasnya dari 0-65,35

- Unsign long, sama dengan long. Namun unsign long tidak bisa menyimpan angka negtaif. Batasnya dari 0 sampai 4.294.967.295

- String, digunakan untuk menyimpan informasi teks, dengan karakter ASCII, bisa menggunakan string untuk mengirim pesan via serial port, atau menampilkan teks pada layar LCD

- Array, adalah kumpulan variabel degan tipe yang sama. setiapvariabel dalam kumpulan variabel tersebutterdapat elemen, dapat diakses mellaui indeks. Misalnya kta ingin menginisialisasi pin 3, pin 5, pin 6 dan pin 7, maka dengan menggunakan array menjadi int pints[] = [3, 5, 6, 7];

• Operator Matematika

Bagian ini merupakan operator yang digunakan untuk memanipulasi angka (bekerja seperti matematika yang sederhana), antara lain :

- = (sama dengan), membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain. Misalnya x = 10*2, menyatakan bahwa x sekarang sama dengan 20

- % (persen), menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang lain. Misalnya 12%10 ini akan menghasilkan angka 2

- + Penjumlahan - - Pengurangan - * Perkalian - / Pembagian

• Operating Pembanding

Digunakan untuk membandingkan nilai logika, seperti :

- == Sama dengan (misalnya 12 == 10 adalah FALSE (salah) atau 12 == 12 adalah TRUE (benar))

- != Tidak sama dengan (misalnya 12 != 10 adalah TRUE (benar) atau 12 != 12 adalah FALSE (salah)

- < Lebih kecil dari - > Lebih besar dari

• Struktur Pengaturan

berikutnya. Berikut ini adalah beberapa contoh elemen pengaturan. Masih banyak contoh yang lain yang bisa dicari di internet atau literatur lain,

- if....else, if (kondisi) {} else if (kondisi) {} else {}

Dengan struktur seperti di atas, program akan menjalankan kode yang ada didalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka akan diperiksa apakah kondisi pada eles if,dan jika kondisinya FALSE maka kode pada else yang akan dijalankan

- for, dengan format seperti berikut in, for (int i = 0;i< #pengulangan; i++){}

Digunakan bila kita ingin melakukan pengulangan kode didalam kurung kurawal beberapa kali ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. melakukan perhtungan ke ata dengan i++ atau ke bawah dengan i-

• Digital

- pinMode(pin, mode), digunakan untuk menerapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin yang akan digunakan dari 0-19. Mode yang digunakan adalah INPUT atau OUTPUT

- digitalWrite(pin, vlue), ketika sebuah pin diterapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat dijadikan HIGH (di tarik menjadi 5 volt) atau LOW (diturunkan menjadi ground)

• Analog

Arduino adalah mesin digital, tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi didalam alam analog. Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang bukan digital.

- analogWrite(pin, value), beberapa pin Arduino mendukung pin PWM (Pulse Width Modulaion), yaitu pin 3,5,6,9,10,11. Ini dapat mengubah pin hidup (on) atau mati (off) dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi

layaknya keluaran analog. Value atau nilai pada format kode tersebut adalah angka antara 0 (0% duty cycle ~0V) dan 255 (100% duty cycle ~5V)

- analogRead(pin), ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT, kita dapat membaca keluaran voltasenya. Keluarannya berupa angka 0 (untuk 0 volt) dan 1023 (untuk 5 volt)

2.4.Sensor Cahaya

Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat berfungsi mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik. Sensor cahaya berdasarkan perubahan elektrik yang dihasilkan dibagi menjadi 2 jenis yaitu,

Photovoltaic : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan tegangan. Salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic adalah solar cell.

Photoconductive : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan nilai konduktansi (dalam hal ini nilai resistansi). Contoh sensor cahaya jenis photoconductive adalah LDR, Photo Diode,Photo Transistor.Berikut ini penjelasan singkat mengenai jenis–jenis sensor cahaya yang sering digunakan dalam skala kecil.

2.4.1. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai hambatan yang diterima LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang dikenainya atau yang ada disekitarnya. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfida.Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat.Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

Dalam keadaan gelap atau dibawah cahaya yang redup, bahan piringan pada LDR akan menghasilkan elektron bebas dalam jumlah yang relatif sangat kecil untuk

mengalirkan muatan listrik. Hal ini berarti bahwa bahan bersifat sebagai konduktoryang buruk untuk mengantarkan arus listrik atau bisa juga disebut LDR memiliki resistansi yang besar pada saat cahaya redup.Namun pada saat cahaya terang, lebih banyak elektron yang lepas dari atom-atom bahan semikonduktor tersebut, sehingga banyak elektron untuk mengangkut muatan listrik.Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.Sesuai dengan pembahasan tersebut bahwasanya hubungan resistansi dengan Iluminasi pada LDR berbanding terbalik.Seperti halnya mata manusia, sensitivitas LDR juga tergantung dari panjang gelombang yang mengenainya.masing-masing jenis material bahan semi konduktor mempunyai grafik spectrum respon sendiri (Vadhya,2016). Bentuk sensor dan simbol LDR serta grafik resistansi dengan Iluminasi pada LDR yang berbanding terbalikdapat dilihat pada gambar 2.12 dan 2.13berikut ini,

(a) (b)

Gambar 2.12.(a) Bentuk Sensor LDR, (b) Simbol LDR

2.4.2. Photodioda

Photodioda adalah sensor cahaya yang mengadopsi prinsip dioda, yaitu hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. Sama seperti LDR, photodioda juga akan mengubah besaran cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada kedua kakinya, semakin besar cahaya yang diterima semakin tinggi juga nilai konduktansinya dan sebaliknya. Pada photodioda walaupun nilai konduktansi tinggi (resistansi rendah) tetapi arus listrik hanya dapat dialirkan satu arah saja dari kaki Anoda ke kaki Katoda.Photodioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photodioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photodioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photodioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk.

Jika photodioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.Simbol photodioda dapat di lihat pada gambar 2.14 berikut

Gambar 2.14. Simbol Photo Diode

2.4.3. Photo Transistor

Photo transistor adalah sensor cahaya yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran konduktansi. Photo transistor prinsip kerjanya sama halnya dengan transistor pada umum, fungsi bias tegangan basis pada transistor biasa digantikan

dengan besaran cahaya yang diterima photo transistor. Pada saat photo transistor menerima cahaya maka nilai konduktansi kaki kolektor dan emitor akan naik (resistansi kaki kolektor-emitor turun).Gambar 2.15 berikut ini menunjukkan simbol dari photo transistor.Meskipun Phototransistor memiliki berbagai kelebihan, namun bukan juga tanpa kelemahan.Berikut ini adalah beberapa Kelebihan dan kelemahan Phototransistor.

Kelebihan Photo Transistor

 Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.

 Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.

 Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.

 Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa.

Kelemahan Photo Transistor

 Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt

 Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak (electric surge).

 Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya (contoh: Tabung Elektron).

2.4.4. Solar Cell

Solar cell merupakan jenis sensor cahaya photovoltaic, solar cell dapat mengubah cahaya yang diterima menjadi tegangan. Apabila solar cell menerima pancaran cahaya maka pada kedua kaki solar cell akan muncul tegangan DC sebesar 0,5 Vdc sampai 0,6 Vdc untuk tiap cell. Aplikasi solar cell yang paling sering kita jumpai adalah pada calculator. Gambar 2.16 berikut menggambarkan simbol dari solar cell

Gambar 2.16 Simbol Solar Cell

2.5.LCD (Liquid Crystal Display)

LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan untuk menampilkan output.LCD yang banyak digunakan saat ini dan digunakan juga pada rangkaian ini adalah LCD 16x2 tipe M163, LCD ini dipilih karena disamping harganya yang terjangkau juga mudah didapat di pasaran.LCD M1632 merupakan modul dengan tampilan 16x2 (16 baris dan 2 kolom) dengan konsumsi daya rendah.Untuk rangkaian interfacing, LCD tidak banyak memerlukan komponen pendukung, hanya diperlukan satu variabel resistor untuk memberikan tegangan kontras pada matriks LCD. Dengan menggunakan program dari software Arduino IDE, pemrograman untuk menampilkan karakter atau string ke LCD cukup mudah karena didukung library yang telah disediakan oleh Arduino IDE tersebut. Kita tidak harus memahami karakteristik LCD secara mendalam, perintah tulisan dan inisialisasi sudah disediakan oleh library dari CodeVision AVR.Bentuk LCD dapat dilihat pada gambar 2.17.berikut ini. Fungsi kaki/pin LCD 16x2 dapat dilihat pada tabel2.2berikut.

Gambar.2.17. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2

Tabel 2.2. Fungsi Kaki/PIN LCD 16x2

PIN Deskripsi

1 Ground

2 Vcc

3 Pengantar Kontras 4 RS Instruction (Register select) 5 RW (Read Write) LCD Register

6 WN (Enable)

7-14 Data I/O Pins

15 Vcc

16 Ground

2.6.PWM(Pulse Width Modulation)

PWM merupakan suatu teknik atau cara memodulasi lebar pulsa/sinyal untuk mendapatkan tegangan rata-rata. PWM merupakan sebuah aset berharga pada elektronika digital, karena tegangan yang dapat dioperasikan di rangkaian digital hanya pada level 0volt (low) dan 5 volt (high). Tanpa adanya PWM elektronika digital hanya mampu menyalakan dan mematikan lampu.Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa pengendali kecepatan motor DC, pengendali motor servo dan pengaturan nyala terang redup LED.

PWM dibuat dengan memberikan lama waktu hidup (T ON) dan lama waktu mati (T OFF) pada sebuah sinyal.Lama waktu hidup dan waktu mati berpengaruh pada tegangan ekuivalen atau biasa disebut dengan duty cycle.Pada gambar 2.18berikut memperlihatkan grafik sinyal PWM,

Gambar 2.18. Grafik Sinyal PWM

Dari grafik sinyal PWM, terlihat bahwa sinyal PWM adalah sinyal digital yang amplitudonya tetap, tetapi memiliki lebar pulsa yang aktif (duty cycle) dan dapatdiubah-ubah.Periode sinyal PWM adalah waktu pulsa high (ON) di tambah waktu pulsa low (OFF).

T ON = Waktu Pulsa High T OFF = Waktu Pulsa Low T total = T ON + T OFF

Duty cycle adalah prosentase keadaan pulsa high (1) dalam satu periode sinyal. Besarnya duty cycle dapat dituliskan sebagai berikut :

Duty cycle = ��� ������

Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa perbandingan antara T ON dengan T total sebanding dengan tegangan keluaran atau yang disebut dengan tegangan ekuivalen (duty cycle).Grafik perbandingan sinyal PWM dengan tegangan ekuivalen linear dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut. (Winarno & Deni Arifianto,2011)

Gambar 2.19. Grafik perbandingan Sinyal PWM Dengan Tegangan Ekuivalen Linier

2.7.TRIAC (

TRIode forAlternating Current)

TRIAC adalah perangkat semikonduktor berterminal tiga yang berfungsi sebagai pengendali arus listrik.Nama TRIAC ini merupakan singkatan dari TRIode forAlternating Current (Trioda untuk arus bolak balik). TRIAC juga tergolong sebagai Thyristor yang berfungsi sebagai pengendali atau Switching.TRIAC memiliki kemampuan yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah (bidirectional) ketika dipicu.Terminal Gate TRIAC hanya memerlukan arus yang relatif rendah untuk dapat mengendalikan aliran arus listrik AC yang tinggi dari dua arah terminalnya.TRIAC sering juga disebut dengan Bidirectional Triode Thyristor.Jika dilihat dari strukturnya, TRIAC merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 4 lapis semikonduktor dan 3 Terminal, Ketiga Terminal tersebut diantaranya adalah MT1, MT2 dan Gate. MT adalah singkatan dari Main Terminal, pada gambar 2.20 berikut ini merupakan bentuk fisik TRIAC.

Gambar 2.20. TRIAC (TRIode forAlternating Current)

TRIAC merupakan komponen yang sangat cocok untuk digunakan sebagai AC Switching (Saklar AC).Karena dapat megendalikan aliran arus listrik pada dua arah siklus gelombang bolak-balik AC. Kemampuan inilah yang menjadi kelebihan dari TRIAC jika dibandingkan dengan SCR. Namun TRIAC pada umumnya tidak digunakan pada rangkaian switching yang melibatkan daya yang sangat tinggi.Salah satu alasannya adalah karena karakteristik Switching TRIAC yang non-simetris dan juga gangguan elektromagnetik yang diciptakan oleh listrik yang berdaya tinggi itu sendiri.Beberapa aplikasi TRIAC pada peralatan-peralatan Elektronika maupun listrik diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Pengatur pada Lampu Dimmer.

2. Pengatur Kecepatan pada Kipas Angin. 3. Pengatur Motor kecil.

4. Pengatur pada peralatan-peralatan rumah tangga yang berarus listrik AC.

2.8.Optocoupler

Dalam dunia elektronika, optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator.Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik.Pada

dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) dan Phototransistor.Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima cahaya tersebut (Receiver). Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, bisa dilihat pada gambar 2.21 berikut ini,

Gambar 2.21.Rangkaian Internal Komponen Optocoupler

Dari gambar 2.21diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut.Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak.Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Optocoupler banyak diaplikasikan sebagai driver pada rangkaian pada Mikrokontroller, driver pada Motor DC, DC dan AC power control dan juga pada komunikasi rangkaian yang dikendalikan oleh PC (Komputer).Gambar 2.22berikut ini merupakan bentuk fisik optocoupler IC.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Membaca merupakan aktivitas pencarian informasi melalui lambang-lambang tertulis.Aktivitas membaca merupakan aktivitas yang memerlukan cahaya. Didalam proses membaca pemanfaatan cahaya alami dan buatan selalu menjadi bagian yang penting dan mampu menciptakan ruangan dengan kualitas visual yang baik. Iluminasi pada suatu ruang dikatakan baik apabila mata dapat melihat dengan jelas dan nyaman terhadap objek-objek yang ada didalam ruang tersebut serta tidak menimbulkan bayangan.Ruangan yang tidak sesuai dengan fungsi ruang akan berakibat pada kurang efektifnya kegiatan yang harus dilaksanakan pada ruang tersebut. Saat membaca ditempat yang cahayanya tidak normal, fokus mata akan menjadi lebih sulit, hal ini yang membuat mata harus bekerja keras dalam membaca dan mata akan mengalami kelelahan. Jika mata bekerja keras untuk waktu yang panjang banyak otot yang digunakan, kondisi ini dapat menyebabkan beberapa efek fisik seperti mata sakit, gatal, sakit kepala, nyeri punggung dan leher serta penglihatan berkurang.

Ruang baca berfungsi sebagai pusat kegiatan belajar mengajar, pusat penelitian dan pusat informasi bagi pelaksanaan Tri Dharma Perguruan Tinggi (Menteri Pendidikan nasional No. 0103/0/1981).Telah banyak penelitian yang dilakukan tentang kontrol pencahayaan,seperti Abdul Muid dkk (2015) yang membuat rancang bangun sistem pengontrol intensitas cahaya pada ruang baca berbasis mikrokontroler ATMega16 dengan mengontrol tiga buah bola lampu pijar sebagai sumber penerangan ruang. Dari penelitiannya didapatkan bahwa sistem dapat mengontrol kestabilan intensitas ruang baca dalam rentang 300-400 lux.Muchammad Pamungkas dkk (2015) yang membuat perancangan dan realisasi alat pengukur intensitas cahaya dengan menggunakan sensor intensitas cahaya digital BH1750.Dari penelitiannya didapatkan hasil bahwa alat yang dirancang dapat mengukur intensitas cahaya diruangan dan mengetahui apakah ruangan tersebut memenuhi standar SNI atau tidak. Inayati Nur S dkk (2011) yang membuat analisis dan perancangan kontrol

pencahayaan dalam ruangan dengan penerangan olehsumber cahaya alami (sinar matahari) disimulasikan menggunakan lampu halogen dan sensor cahaya (LDR)yang dipasang pada masing-masing dinding ruangan dengan ukuran panjang 3,5 m, lebar 3,46 m dan tinggi 2,76 m. Dari hasil penelitiannya diketahui bahwa sistem yang dirancang mampumemberikan kondisi penerangan ruang yang stabil.

Pada penelitian ini dirancang sebuah sistem kontrol pencahayaan pada ruang baca berbasis Arduino Uno dan sensor cahaya yang memenuhi standar SNI, dengan mengontrol bola lampu pijar soft tone berdaya 100Wsebagai sumber penerangan ruangan.Besar iluminasi yang direkomendasikan untuk ruang baca adalah 300 lux (SNI No. 03-6575-2001), dimana 300 lux tersebut merupakan besarnya cahaya yang datang ke suatu objek. Iluminasi pada ruang baca yang dipengaruhi keadaan cahaya sekitar akan dikontrol hingga iluminasi tersebut sesuai dengan iluminasi standar yang telah ditentukan. Sistem ini menggunakan Arduino Uno sebagai pengontrol sistem, Sensor LDR sebagai pendeteksi perubahan intensitas cahaya yang diterimanya dan Dimmer lampu yang akan menurunkan dan menaikkan level cahaya sesuai kondisi ruangan. Kelebihan dari Arduino Uno yaitu penggunaannya yang efisien dan mudah, karena didalam papan rangkaian elektronik tersebut sudah terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontrolerberbasis ATmega328 dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino Uno juga mudah ditemukan di pasaran dengan harga yang relative terjangkau, serta Arduino Uno memiliki pemrograman yang sederhana dan mudah karena disediakan banyak library di pemrogramannya.Sedangkan LDR digunakan karena memiliki ukuran yang kecil, mudah ditemukan di pasaran dengan harga yang murah. Sumber penerangan menggunakan lampu pijar soft tone dengan daya 100W karena biaya awal yang rendah, pengaturan intensitas cahaya (terang/redup) mudah (dengan memakai dimmer), dalam penelitian tidak membutuhkan pencahayaan yang tinggi, dimana bola lampu pijar hanya cocok untuk

pencahayaan yang rendah, serta perlengkapannya yang sederhana dan dapat ditangani dengan sederhana.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini ialah sebagai berikut :

1. Bagaimana membuat seperangkat alat pengontrol ruang baca, yang tingkat iluminasinya sesuai dengan SNI

2. Bagaimanapengaruh keadaan cahaya sekitar ruangan dan resistansi terhadap nilai iluminasi pada alat yang dirancang

3. Apakah alat yang dirancang sudah mempunyai kinerja yang baik sesuai dengan kondisi ruangan dimana alat ini diaplikasikan

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini memiliki tujuan antara lain :

1. Membuat suatu alat kontrol iluminasi ruang baca, yang tingkat iluminasinya sesuai SNI

2. Mengetahui pengaruh keadaan cahaya sekitar dan resistansi terhadap nilai iluminasi pada alat yang dirancang

3. Mengetahui kinerja alat sesuai dengan kondisi ruangan dimana alat tersebut diaplikasikan

1.4. Batasan Masalah

Dalam melakukan penelitian ini terdapat batasan-batasan masalah karena adanya keterbatasan waktu, fasilitas dan faktor-faktor lain yang berada diluar jangkauan peneliti, adapun batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Sistem ini dirancang hanya untuk menghasilkan tingkat iluminasi sebesar 300 lux

2. Perancangan alat ini menggunakan Arduino UNO sebagai pengendali sistem, sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) sebagai pendeteksi

cahaya,LCD (Liquid Crystal Display) karakter 16x2 sebagai modul penampil/display hasil pengukuran sistem

3. Pengujian yang dilakukan yaitu pada bagian blok Arduino dan LCD, sensor, dimmer lampu AC, dan pengujian sistem secara keseluruhan. 1.5.Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :

1. Didapatkan seperangkat alat pengontrol iluminasi ruang baca yang sesuai SNI

2. Membuat seperangkat alat yang memiliki kinerja yang baik terhadap pengaruh keadaan cahaya sekitar atau kondisi ruangan dimana alat tersebut diaplikasian

3. Diharapkan dapat menjadi referensi dan masukkan bagi peneliti selanjutnya dalam mengembangkan penelitian dibidang cahaya

1.6.Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah dalam memberi gambaran serta memahami tentang sistematika kerja dari seperangkat alat Perancangan Kontrol Pencahayan Pada Ruang Baca Berbasis Arduino dan Sensor Cahaya inimaka penulis menyusun skripsi ini dengan urutan sistematika sebagai berikut :

Bab 1 Pendahuluan

Bab ini berisikan pembahasan mengenai Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah, Manfaat Penelitian dan Sistematika Penulisan.

Bab 2 Tinjauan Pustaka

Bab ini akan membahas teori-teori yang berhubungan dengan seperangkat alat Perancangan Sistem Kontrol Pencahayaan Pada Ruang Baca Berbasis Arduino dan Sensor Cahaya diantaranya teori tentang Pencahayaan, Arduino, LCD, Sensor, TRIAC, PWM dan Optocoupler

Bab 3 Perancangan Alat

Bab ini akan membahas tentang Diagram Blok Rangkaian, Skematik Rangkaian dan pembahasan mengenai skematik rangkaian tersebut, serta Flowchart (Alur Program).

Bab 4 Hasil Pengujian dan Pembahasan

Bab ini akan membahas tentang Pengujian Alat, Data Yang Diperoleh dan Pembahasan dari hasil pengujian alat tersebut.

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dan saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan, pembuatan dan pengujian alat dalam percobaan ini

PERANCANGAN KONTROL PENCAHAYAAN PADA RUANG BACA BERBASIS ARDUINO DAN SENSOR CAHAYA

ABSTRAK

Dalam penelitian ini telah dibuat suatu sistem untuk mengontrol besarnya iluminasi pada ruang baca.Sistem ini dibangun bebasis pada Arduino Uno sebagai pengolah data dan sensor cahaya LDR sebagai pendektesi cahaya.Selanjutnya hasil pengukuran ditampilkan pada sebuah layar LCD karakter 16x2.Tegangan analog LDR diolah oleh Arduino Uno untuk mengontrol Lampu Pijar Soft Tone 100W sebagai sumber penerangan.Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran pada alat yang dirancang dengan Lux Meter Standar Merk Milwauke Seri SM700.Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dalam kondisi ruangan yang berbeda dengan rentang iluminasi 300 lux. Dan saat iluminasi ruangan lebih dari 300 lux sistem akan mati secara otomatis, dan akan bekerja kembali apabila iluminasi ruangan kurang dari 300 lux.

Kata kunci : Arduino, Liquid Crystal Display, Light Dependent Resistor, Dimmer, Iluminasi

DESIGN LIGHTING CONTROL READING ROOM BASED ON ARDUINO AND LIGHT SENSOR

ABSTRACT

In this research has created a system to control the amount of illumination in the reading room. The system is built with Arduino Uno as a data processor and a light sensor LDR as light detector. Furthermore, the measurement results displayed on a 16x2 character LCD display.An analog voltage LDR is processed by the Arduino Uno to controll Incandescent lamps 100W soft tone as lighting source. Testing is done by comparing the results of measurements on a tool designed by Lux Meter Standard Brands Milwauke SM700 Series. The results showed that the system can work in conditions different room with a range of illumination of 300 lux. And when the room illumination of 300 lux over the system will shut off automatically, and it will work again when the room illumination is less than 300 lux.

Keywords: Arduino, Liquid Crystal Display, Light Dependent Resistor, Dimmer, illumination

PERANCANGAN KONTROL PENCAHAYAAN PADA RUANG

BACA BERBASIS ARDUINO DAN SENSOR CAHAYA

SKRIPSI

DIAN HERMAYA

140821021

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERANCANGAN KONTROL PENCAHAYAAN PADA RUANG

BACA BERBASIS ARDUINO DAN SENSOR CAHAYA

SKRIPSI

Diajukan Untuk Melengkapai Tugas dan Memenuhi Syarat

Mencapai Gelar Sarjana Sains

DIAN HERMAYA

140821021

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERSETUJUAN

Judul : Perancangan Kontrol Pencahayaan Pada Ruang Baca Berbasis Arduino dan Sensor Cahaya

Kategori : Skripsi

Nama : Dian Hermaya

Nomor Induk Mahasiswa : 140821021

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 31 Oktober 2016

Pembimbing

Dr.Marhaposan Situmorang NIP.195510301980031003

Diketahui/disetuji oleh Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua,

Dr.Marhaposan Situmorang NIP.195510301980031003

PERNYATAAN

PERANCANGAN KONTROL PENCAHAYAAN PADA RUANG BACA BERBASIS ARDUINO DAN SENSOR CAHAYA

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 31 Oktober 2016

Dian Hermaya 140821021

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirabbil’alamiin, puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat, karunia dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul Perancangan Kontrol Pencahayaan Pada Ruang Baca Berbasis Arduino Dan Sensor Cahaya. Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW, semoga kita mendapatkan syafa’atnya dikemudian hari kelak. Aamiin.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa hormat maupun ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini. Terimakasih penulis ucapkan terkhusus untuk kedua orang tua tercinta Ayahanda Suherman dan Ibunda Esti Maharani, atas do’a, kepercayaan, dukungan, semangat, dan materi yang telah diberikan kepada penulis selama penulis mengenyam pendidikan di bangku perkuliahan hingga terselesaikannya skripsi ini. Kepada adik-adik tersayang Paranita Herdian, Yuni Adinda dan Handika Rahman, atas do’a, dukungan dan semangat yang telah diberikan kepada penulis selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Dan tak lupa pula penulis ingin mnegucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang, sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan kritik dan masukkannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini

2. Bapak dosen penguji, Drs.Kurnia Brahmana,M.Si, Junedi Ginting,S.Si,M.Si, Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc atas kritik dan masukkannya kepada penulis

3. Ibu Dr.Susilawati,M.Si, selaku dosen di Departmen Fisika FMIPA USU yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis selama ini

4. Bang Johaiddin Saragih, S.Si,M.Si, selaku staf pegawai departemen Fisika FMIPA USU yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini

5. Bang Oki Handinata,S.Si, yang telah membantu penulis dalam mengerjakan skripsi ini

6. Teman-teman sejawat dan seperjuangan Faqih Harseno Sabil, Jepri Purwanto, Nuril Akhyar, M.Irsan,Abdullah Nasution, Juli suhartika, Russell Ong, Septia, Anie, Nisa, Yuni, Hamdan, Raihan, Nadira, Astrid, Wana, Iki, Desy Annisa, Mestika

7. Teman-teman UKM Robotik Sikonek USU twin ana ani, eka, puja, novita, mida, intan, dolly, Samuel, yetsun, ibnu, royansyah, doni, dan teman-teman lainnya 8. Lingkaran Halaqoh Hafizhotunnisaa, kak Titin sebagai Murabbi tercinta,

terimakasih banyak kak atas nasihat-nasihat dan dukungannya selama penulis mengerjakan skripsi ini. Dian, Septia, Aida, Ilin, Sisy terimakasih atas semangat dan dukunganya.

9. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.Semoga hasil skripsi ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca.

Aamiin Ya Rabbal’alamin.

Medan, 31 Oktober 2016

PERANCANGAN KONTROL PENCAHAYAAN PADA RUANG BACA BERBASIS ARDUINO DAN SENSOR CAHAYA

ABSTRAK

Dalam penelitian ini telah dibuat suatu sistem untuk mengontrol besarnya iluminasi pada ruang baca.Sistem ini dibangun bebasis pada Arduino Uno sebagai pengolah data dan sensor cahaya LDR sebagai pendektesi cahaya.Selanjutnya hasil pengukuran ditampilkan pada sebuah layar LCD karakter 16x2.Tegangan analog LDR diolah oleh Arduino Uno untuk mengontrol Lampu Pijar Soft Tone 100W sebagai sumber penerangan.Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran pada alat yang dirancang dengan Lux Meter Standar Merk Milwauke Seri SM700.Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dalam kondisi ruangan yang berbeda dengan rentang iluminasi 300 lux. Dan saat iluminasi ruangan lebih dari 300 lux sistem akan mati secara otomatis, dan akan bekerja kembali apabila iluminasi ruangan kurang dari 300 lux.

Kata kunci : Arduino, Liquid Crystal Display, Light Dependent Resistor, Dimmer, Iluminasi

DESIGN LIGHTING CONTROL READING ROOM BASED ON ARDUINO AND LIGHT SENSOR

ABSTRACT

In this research has created a system to control the amount of illumination in the reading room. The system is built with Arduino Uno as a data processor and a light sensor LDR as light detector. Furthermore, the measurement results displayed on a 16x2 character LCD display.An analog voltage LDR is processed by the Arduino Uno to controll Incandescent lamps 100W soft tone as lighting source. Testing is done by comparing the results of measurements on a tool designed by Lux Meter Standard Brands Milwauke SM700 Series. The results showed that the system can work in conditions different room with a range of illumination of 300 lux. And when the room illumination of 300 lux over the system will shut off automatically, and it will work again when the room illumination is less than 300 lux.

Keywords: Arduino, Liquid Crystal Display, Light Dependent Resistor, Dimmer, illumination

DAFTAR ISI

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... v

Abstract ... vi

Daftar Isi ... vii

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar ... x

Daftar Singkatan ... xii

Bab 1 Pendahuluan ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 6

2.1. Pencahayaan ... 6

2.2. Istilah-iistilah dan Pengertian Dalam Pencahayaan ... 8

2.3. Arduino ... 11

2.3.1. Sekilas Tentang Arduino ... 11

2.3.2. Papan/Board Arduino Uno ... 12

2.3.3. Fitur AVR ATMega328 ... 13

2.3.4. Kelebihan Arduino ... 17

2.3.5. Catu Daya ... 18

2.3.6. Input danOutput ... 18

2.3.7. Bahasa Pemrograman ... 19

2.4. Sensor Cahaya ... 25

2.4.1. LDR (Light Dependent Resistor) ... 25

2.4.2. Photo Diode ... 27

2.4.3. Photo Transistor ... 27

2.4.4. Solar Cell ... 29

2.5.LCD (Liquid Crystal Display) ... 29

2.7. TRIAC (TRIode forAlternating Current) ... 32

2.8. Optocoupler ... 33

Bab 3 Perancangan Alat ... 35

3.1. Diagram Blok ... 35

3.2. Tempat dan Waktu Penelitian ... 36

3.3. Perancangan Rangkaian Elektronik ... 36

3.3.1. Rangkaian Sensor ... 36

3.3.2. Display LCD ... 38

3.3.3. Power Suplay Arduino ... 38

3.3.4. Dimmer Lampu ... 39

3.3.5. Rangkaian Zero Crossing Detector ... 41

3.4.Flowchart Program ... 43

Bab 4 Hasil Pengujian dan Pembahasan ... 45

4.1. Pengujian Arduino dan LCD ... 45

4.2. Pengujian sensor ... 46

4.3. Pengujian Dimmer Lampu ... 51

4.4. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ... 53

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 54

5.1. Kesimpulan ... 55

5.2. Saran ... 55

Daftar Pustaka ... 56

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Simbol dan Satuan Dalam Cahaya ... 9

Tabel 2.2. Fungsi Kaki/Pin LCD 16x2 ... 30

Tabel 4.1. Data Iluminasi (lux) dan Resistansi LDR ... 47

Tabel 4.2. Data Pengujian Iluminasi Terhadap Alat Standar ... 50

Tabel 4.3. Pengujian Dimmer Lampu ... 53

Tabel 4.4. Data Pengujian Keseluruhan Alat Kondisi Ruangan Terang ... 53

DAFTAR ISI

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... v

Abstract ... vi

Daftar Isi ... vii

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar ... x

Daftar Singkatan ... xii

Bab 1 Pendahuluan ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 6

2.1. Pencahayaan ... 6

2.2. Istilah-iistilah dan Pengertian Dalam Pencahayaan ... 8

2.3. Arduino ... 11

2.3.1. Sekilas Tentang Arduino ... 11

2.3.2. Papan/Board Arduino Uno ... 12

2.3.3. Fitur AVR ATMega328 ... 13

2.3.4. Kelebihan Arduino ... 17

2.3.5. Catu Daya ... 18

2.3.6. Input danOutput ... 18

2.3.7. Bahasa Pemrograman ... 19

2.4. Sensor Cahaya ... 25

2.4.1. LDR (Light Dependent Resistor) ... 25

2.4.2. Photo Diode ... 27

2.4.3. Photo Transistor ... 27

2.4.4. Solar Cell ... 29

2.5.LCD (Liquid Crystal Display) ... 29

2.7. TRIAC (TRIode forAlternating Current) ... 32

2.8. Optocoupler ... 33

Bab 3 Perancangan Alat ... 35

3.1. Diagram Blok ... 35

3.2. Tempat dan Waktu Penelitian ... 36

3.3. Perancangan Rangkaian Elektronik ... 36

3.3.1. Rangkaian Sensor ... 36

3.3.2. Display LCD ... 38

3.3.3. Power Suplay Arduino ... 38

3.3.4. Dimmer Lampu ... 39

3.3.5. Rangkaian Zero Crossing Detector ... 41

3.4.Flowchart Program ... 43

Bab 4 Hasil Pengujian dan Pembahasan ... 45

4.1. Pengujian Arduino dan LCD ... 45

4.2. Pengujian sensor ... 46

4.3. Pengujian Dimmer Lampu ... 51

4.4. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ... 53

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 54

5.1. Kesimpulan ... 55

5.2. Saran ... 55

Daftar Pustaka ... 56

Lampiran ... 57

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Simbol dan Satuan Dalam Cahaya ... 9

Tabel 2.2. Fungsi Kaki/Pin LCD 16x2 ... 30

Tabel 4.1. Data Iluminasi (lux) dan Resistansi LDR ... 47

Tabel 4.2. Data Pengujian Iluminasi Terhadap Alat Standar ... 50

Tabel 4.3. Pengujian Dimmer Lampu ... 53

Tabel 4.4. Data Pengujian Keseluruhan Alat Kondisi Ruangan Terang ... 53

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Penggambaran Intensitas Cahaya ... 8

Gambar 2.2. Penggambaran Fluk Cahaya ... 8

Gambar 2.3. Penggambaran Iluminasi ... 9

Gambar 2.4. Penggambaran Luminansi ... 9

Gambar 2.5. Papan Board Arduino Uno ... 13

Gambar 2.6. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 328 ... 15

Gambar 2.7. Konfigurasi Port B ... 15

Gambar 2.8. Konfigurasi Port C ... 16

Gambar 2.9. Konfigurasi Port D ... 16

Gambar 2.10. Architecture ATMega 328 ... 17

Gambar 2.11. Tampilan Pemrograman Arduino Dengan Software Arduino IDE ... 18

Gambar 2.12. (a) Bentuk Sensor LDR, (b) Simbol LDR ... 26

Gambar 2.13. Grafik Resistansi dengan Iluminasi Berbanding Terbalik ... 26

Gambar 2.14. Simbol Photodiode ... 27

Gambar 2.15. Simbol Phototransistor ... 28

Gambar 2.16. Simbol Solar Cell ... 29

Gambar 2.17. LCD (Liquid Crystal Display) ... 30

Gambar 2.18. Grafik Sinyal PWM ... 31

Gambar 2.19. Grafik perbandingan antara sinyal PWM Dengan Tegangan Ekuvialen Linear ... 32

Gambar 2.20.TRIode forAlternating Current... 33

Gambar 2.21. Rangkaian Internal Komponen Optocoupler ... 34

Gambar 2.22.Optocoupler IC ... 34

Gambar 3.1. Diagram Blok Alat Dalam Proses Pengukuran ... 35

Gambar 3.2. Skematik Rangkaian LDR Terhubung Ke Arduino ... 37

Gambar 3.3. Skematik Rangkaian LCD ... 38

Gambar 3.4. Adaptor Yang Digunakan Sebagai Power Suplay Arduino ... 39

Gambar 3.5. Skematik Rangkaian Dimmer Lampu ... 41

Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Zero Crossing Detector ... 42

Gambar 3.7. Skematik Rangkaian Keseluruhan ... 42

Gambar 3.8. Flwchart Algoritma Program Pada Arduino ... 44

Gambar 4.1. Program Pengujian Blok LCD ... 45

Gambar 4.2. Pengujian Blok LCD ... 46

Gambar 4.3. Grafik Perubahan Resistansi LDR dan Iluminasi Yang Tidak Liniear ... 48

Gambar 4.4. Grafik Perubahan Resistansi dan Iluminasi Yang Linear ... 49 Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Pengujian Iluminasi Alat Terhadap Alat

Standar ... 51 Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Nilai V/AC Dengan Nilai PWM ... 52

DAFTAR SINGKATAN

LDR = Light Dependent Resistor LCD = Liquid Criystal Display PWM = Pulse Width Modulation

TRIAC = TRIode forAlternating Current LED = Light Emitting Diode

AC = Alternating Current DC = Direct Current