PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI TEGANGAN KELUARAN PADA WALLPLUG DENGAN INTERAKSI NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC)
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC:
PENGENDALI TEGANGAN KELUARAN PADA
WALLPLUG DENGAN INTERAKSI NEAR FIELD
COMMUNICATION (NFC)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
FEISHAL REZA
201010130311141
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBARPENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN KELUARAN PADA WALLPLUG DENGAN INTERAKSI
NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strata-1 (S1) Jurusan
Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
FEISHAL REZA
201010130311141
Tanggal Ujian
Periode Wisuda
: 24 Oktober 2015
: November 2015
Disetujui oleh:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP: 10892030257
(Pembimbing I)
2. Khusnul Hidayat, ST
(Pembimbing II)
3. Ermanu Azizul H, Ir, MT, Dr
NIP: 10891090233
(Penguji I)
4. Ir. Nur Kasan, MT
NIP: 10893030293
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua JurusanTeknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayah-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini.
Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi
Muhammad SAW yang telah membimbing kita, tugas akhir ini merupakan salah
satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang. Tugas akhir yang disusun oleh penulis berjudul “
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN KELUARAN PADA WALLPLUG DENGAN INTERAKSI
NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC) ” .
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan
saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan kedepan.
Malang, 24 Oktober 2015
Penulis
Feishal Reza
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN...................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN.......................................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................................ v
ABSTRACT .............................................................................................................. v
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .............................................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah..................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 2
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 DC House ................................................................................................. 4
2.2 Near Field Communication (NFC) .......................................................... 5
2.3 Arduino Uno R3 ....................................................................................... 6
2.3.1 Fitur Arduino Uno R3......................................................................... 7
2.3.2 Catu Daya Arduino Uno R3 ............................................................... 9
2.3.3 Komunikasi Arduino Uno R3 ............................................................. 10
2.4 NFC Reader Shield ................................................................................... 10
2.4.1 Fitur NFC Reader Shield .................................................................... 11
2.5 NFC Tag ................................................................................................... 11
2.6 Relay ......................................................................................................... 12
BAB III. PERANCANGANDAN PEMBUATAN
3.1 Pendahuluan.............................................................................................. 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Desain sistem DC House ....................................................................... 4
Gambar 2.2 Arduino Uno R3 .................................................................................... 6
Gambar 2.3 Skematik Arduino Uno R3 .................................................................... 8
Gambar 2.4 NFC Reader Shield................................................................................ 10
Gambar 2.5 NFC Tag ................................................................................................ 11
Gambar 2.6 Relay ...................................................................................................... 12
Gambar 2.7 Prinsip kerja relay ................................................................................. 13
Gambar 3.1 Diagram Blok Wallplug ........................................................................ 14
Gambar 3.2 Ilustrasi penerapan Near Field Communication pada wallplug ............ 15
Gambar 3.3 Rangkaian Modul Dc to Dc Buck Converter ........................................ 16
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Relay ........................................................................ 16
Gambar 4.1 Sistem pengujian NFC Reader dan NFC Tag ....................................... 20
Gambar 4.2 Listing pengujian NFC Reader dan NFC Tag....................................... 20
Gambar 4.3 Sistem pengujian modul relay ............................................................... 22
Gambar 4.4 Listing program pengujian relay ........................................................... 23
Gambar 4.5 Sistem pengujian LCD (Liquid Crystal Display) .................................. 25
Gambar 4.6 Listing program pengujian LCD ........................................................... 25
Gambar 4.7 Pengujian sistem keseluruhan ............................................................... 27
Gambar 4.8 Listing program Dc Wallplug ............................................................... 31
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian NFC Tag dan NFC Reader ............................................. 21
Tabel 4.2 Hubungan antar pin pada modul rangkaian .............................................. 22
Tabel 4.3 Hasil pengujian output Arduino terhadap input driver modul relay......... 24
Tabel 4.4 Hasil pengujian modul relay ..................................................................... 24
Tabel 4.5 Hasil pengujian LCD ................................................................................ 26
Tabel 4.6 Hubungan pin NFC reader dengan pin Arduino ...................................... 28
Tabel 4.7 Hubungan pin modul relay dengan Pin Arduino ...................................... 29
Tabel 4.8 Hubungan port modul LCD dengan pin Arduino ..................................... 29
Tabel 4.9 Hasil pengujian sistem keseluruhan .......................................................... 31
DAFTAR PUSTAKA
[1] Taufik, Prof., Dr., MSEE., Seminar Rumah DC Untuk Akses Listrik Padam,
Malang, 2013.
[2] Website: http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno.
[3] Crowfoot, Joseph. 2011. Design and Modeling of the Cal Poly DC House
Power Distribution System. San Luis Obispo : Faculty of California
Polytechnic State University.
[4] Gultom, Leothamrin. 2011. Bab 2 Dasar Teori. Sulawesi Utara : Universtitas
Sulawesi Utara.
[5] Mondal, Ashis. 2014. Digital PID Controller Design for DC-DC Buck
Converter. Electrical Engineering
(Specialization: Control & Automation) : National Institute of Technology,
Rourkela.
[6] Nelson Jr, Larry., Eric Ruscitti &. 2007. High Voltage DC-DC Converter.
Department of Electrical and Computer Engineering : Worcester Polytechnic
Institute.
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan listrik menjadi sebuah kebutuhan yang diprioritaskan dalam
kehidupan sehari-hari dan kebutuhan setiap tahunnya terus meningkat namun
memiliki sumber daya yang sangat minim menjadikan listrik semakin memiliki
harga yang sangat tinggi dan menimbulkan kekhawatiran banyak orang akan
habisnya sumber daya pembangkit listrik sehingga sulitnya untuk dinikmati dan
dimanfaatkan oleh sebagian orang khususnya masyarakat kecil dan masyarakat
yang tinggal di daerah terpencil yang belum teraliri listrik karena pembagian listrik
hanya terpusat pada perkotaan dan diprioritaskan pada kelompok orang tertentu.
DC House (Rumah DC) menyediakan metode untuk mengatasi masalah tersebut.
Dengan tersedianya beberapa sumber tenaga seperti air, angin, cahaya matahari,
dan tenaga manusia.
DC house secara garis besar merupakan pengaliran listrik ke rumah rumah
dengan menggunakan metode DC (direct current). Tujuan dasar dari perancangan
dan pembangunan DC House yaitu pengelolahan sumber energi listrik yang sangat
minim menjadi kebutuhan listrik yang mencukupi dan penerapan beberapa
teknologi terbaru untuk menjaga efisiensi penggunaan listrik agar tidak terjadi
pemborosan energi listrik dalam pemanfaatannya.
NFC Wallplug adalah salah satu teknologi yang diterapkan pada
perancangan DC House untuk menjaga penggunaan listrik tetap efisien. NFC
Wallplug merupakan saklar yang bekerja dengan sistem DC. Berbeda dengan saklar
standar pada umumnya. Saklar DC (DC Wallplug) ini mampu menyesuaikan
tegangan output dengan tegangan beban yang bervariasi antara 5 VDC hingga 24
VDC dengan daya maksimum 50 W. Selain itu saklar juga harus berfungsi sebagai
converter DC-DC. Ini berguna sebagai konversi dari tegangan sumber sebesar 24
VDC (step down).
Fokus skripsi ini membahas tentang penerapan teknologi NFC pada wall
plug DC House. Teknologi NFC ini dapat menyesuaikan tegangan keluaran
1
wallplug menjadi tegangan yang dibutuhkan beban yang bernilai antara 5v, 6v, 9v,
12v, 18v hingga 24 VDC dengan daya maksimum 50W.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah terangkum maka dapat dirumuskan
sebagai berikut :
1. Penyesuain Vout pada wallplug dengan Vin yang dibutuhkan beban.
2. Bagaimana rangkaian pendeteksi pada wallplug bekerja mendeteksi
tegangan yang dibutuhkan oleh beban.
3. Bagaimana rangkaian mikrokontroller memberi perintah ke DC to DC
Convter sehingga tegangan pada wallplug sesuai dengan tegangan yang
dibutuhkan pada beban.
1.3 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang dibahas tidak menyimpang dari tujuan semula,
maka penulis memberi batasan sebagai berikut:
1. Range tegangan output yang dihasilkan wallplug 5v, 6v, 9v, 12v, 18v dan 24
VDC dengan daya maksimum 50W
2. Komunikasi antara wallplug dan beban menggunakan interaksi NFC
1.4 Tujuan
Dalam tugas akhir ini, tujuan yang ingin dicapai yaitu :
1. Mendesain dan membuat wallplug menggunakan interaksi NFC terhadap
beban DC.
2. Menentukan tegangan keluaran wallplug yang dibutuhkan oleh beban
sehingga penggunaan listrik lebih efisien.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan ini disusun dalam beberapa pokok bahasan untuk mempermudah
pembahasan, yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
Memaparkan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Membahas tentang dasar teori atau acuan yang digunakan sebagai
penunjang dalam perancangan dan pembuatan alat.
2
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang perancangan dan pembuatan alat.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi implementasi/realisasi dari desain pada bab 3 dan
implementasi dari hasil pengujian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran dari Tugas Akhir.
3
PENGENDALI TEGANGAN KELUARAN PADA
WALLPLUG DENGAN INTERAKSI NEAR FIELD
COMMUNICATION (NFC)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
FEISHAL REZA
201010130311141
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBARPENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN KELUARAN PADA WALLPLUG DENGAN INTERAKSI
NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strata-1 (S1) Jurusan
Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
FEISHAL REZA
201010130311141
Tanggal Ujian
Periode Wisuda
: 24 Oktober 2015
: November 2015
Disetujui oleh:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP: 10892030257
(Pembimbing I)
2. Khusnul Hidayat, ST
(Pembimbing II)
3. Ermanu Azizul H, Ir, MT, Dr
NIP: 10891090233
(Penguji I)
4. Ir. Nur Kasan, MT
NIP: 10893030293
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua JurusanTeknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayah-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini.
Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi
Muhammad SAW yang telah membimbing kita, tugas akhir ini merupakan salah
satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang. Tugas akhir yang disusun oleh penulis berjudul “
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN KELUARAN PADA WALLPLUG DENGAN INTERAKSI
NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC) ” .
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan
saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan kedepan.
Malang, 24 Oktober 2015
Penulis
Feishal Reza
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN...................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN.......................................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................................ v
ABSTRACT .............................................................................................................. v
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .............................................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah..................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 2
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 DC House ................................................................................................. 4
2.2 Near Field Communication (NFC) .......................................................... 5
2.3 Arduino Uno R3 ....................................................................................... 6
2.3.1 Fitur Arduino Uno R3......................................................................... 7
2.3.2 Catu Daya Arduino Uno R3 ............................................................... 9
2.3.3 Komunikasi Arduino Uno R3 ............................................................. 10
2.4 NFC Reader Shield ................................................................................... 10
2.4.1 Fitur NFC Reader Shield .................................................................... 11
2.5 NFC Tag ................................................................................................... 11
2.6 Relay ......................................................................................................... 12
BAB III. PERANCANGANDAN PEMBUATAN
3.1 Pendahuluan.............................................................................................. 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Desain sistem DC House ....................................................................... 4
Gambar 2.2 Arduino Uno R3 .................................................................................... 6
Gambar 2.3 Skematik Arduino Uno R3 .................................................................... 8
Gambar 2.4 NFC Reader Shield................................................................................ 10
Gambar 2.5 NFC Tag ................................................................................................ 11
Gambar 2.6 Relay ...................................................................................................... 12
Gambar 2.7 Prinsip kerja relay ................................................................................. 13
Gambar 3.1 Diagram Blok Wallplug ........................................................................ 14
Gambar 3.2 Ilustrasi penerapan Near Field Communication pada wallplug ............ 15
Gambar 3.3 Rangkaian Modul Dc to Dc Buck Converter ........................................ 16
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Relay ........................................................................ 16
Gambar 4.1 Sistem pengujian NFC Reader dan NFC Tag ....................................... 20
Gambar 4.2 Listing pengujian NFC Reader dan NFC Tag....................................... 20
Gambar 4.3 Sistem pengujian modul relay ............................................................... 22
Gambar 4.4 Listing program pengujian relay ........................................................... 23
Gambar 4.5 Sistem pengujian LCD (Liquid Crystal Display) .................................. 25
Gambar 4.6 Listing program pengujian LCD ........................................................... 25
Gambar 4.7 Pengujian sistem keseluruhan ............................................................... 27
Gambar 4.8 Listing program Dc Wallplug ............................................................... 31
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian NFC Tag dan NFC Reader ............................................. 21
Tabel 4.2 Hubungan antar pin pada modul rangkaian .............................................. 22
Tabel 4.3 Hasil pengujian output Arduino terhadap input driver modul relay......... 24
Tabel 4.4 Hasil pengujian modul relay ..................................................................... 24
Tabel 4.5 Hasil pengujian LCD ................................................................................ 26
Tabel 4.6 Hubungan pin NFC reader dengan pin Arduino ...................................... 28
Tabel 4.7 Hubungan pin modul relay dengan Pin Arduino ...................................... 29
Tabel 4.8 Hubungan port modul LCD dengan pin Arduino ..................................... 29
Tabel 4.9 Hasil pengujian sistem keseluruhan .......................................................... 31
DAFTAR PUSTAKA
[1] Taufik, Prof., Dr., MSEE., Seminar Rumah DC Untuk Akses Listrik Padam,
Malang, 2013.
[2] Website: http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno.
[3] Crowfoot, Joseph. 2011. Design and Modeling of the Cal Poly DC House
Power Distribution System. San Luis Obispo : Faculty of California
Polytechnic State University.
[4] Gultom, Leothamrin. 2011. Bab 2 Dasar Teori. Sulawesi Utara : Universtitas
Sulawesi Utara.
[5] Mondal, Ashis. 2014. Digital PID Controller Design for DC-DC Buck
Converter. Electrical Engineering
(Specialization: Control & Automation) : National Institute of Technology,
Rourkela.
[6] Nelson Jr, Larry., Eric Ruscitti &. 2007. High Voltage DC-DC Converter.
Department of Electrical and Computer Engineering : Worcester Polytechnic
Institute.
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan listrik menjadi sebuah kebutuhan yang diprioritaskan dalam
kehidupan sehari-hari dan kebutuhan setiap tahunnya terus meningkat namun
memiliki sumber daya yang sangat minim menjadikan listrik semakin memiliki
harga yang sangat tinggi dan menimbulkan kekhawatiran banyak orang akan
habisnya sumber daya pembangkit listrik sehingga sulitnya untuk dinikmati dan
dimanfaatkan oleh sebagian orang khususnya masyarakat kecil dan masyarakat
yang tinggal di daerah terpencil yang belum teraliri listrik karena pembagian listrik
hanya terpusat pada perkotaan dan diprioritaskan pada kelompok orang tertentu.
DC House (Rumah DC) menyediakan metode untuk mengatasi masalah tersebut.
Dengan tersedianya beberapa sumber tenaga seperti air, angin, cahaya matahari,
dan tenaga manusia.
DC house secara garis besar merupakan pengaliran listrik ke rumah rumah
dengan menggunakan metode DC (direct current). Tujuan dasar dari perancangan
dan pembangunan DC House yaitu pengelolahan sumber energi listrik yang sangat
minim menjadi kebutuhan listrik yang mencukupi dan penerapan beberapa
teknologi terbaru untuk menjaga efisiensi penggunaan listrik agar tidak terjadi
pemborosan energi listrik dalam pemanfaatannya.
NFC Wallplug adalah salah satu teknologi yang diterapkan pada
perancangan DC House untuk menjaga penggunaan listrik tetap efisien. NFC
Wallplug merupakan saklar yang bekerja dengan sistem DC. Berbeda dengan saklar
standar pada umumnya. Saklar DC (DC Wallplug) ini mampu menyesuaikan
tegangan output dengan tegangan beban yang bervariasi antara 5 VDC hingga 24
VDC dengan daya maksimum 50 W. Selain itu saklar juga harus berfungsi sebagai
converter DC-DC. Ini berguna sebagai konversi dari tegangan sumber sebesar 24
VDC (step down).
Fokus skripsi ini membahas tentang penerapan teknologi NFC pada wall
plug DC House. Teknologi NFC ini dapat menyesuaikan tegangan keluaran
1
wallplug menjadi tegangan yang dibutuhkan beban yang bernilai antara 5v, 6v, 9v,
12v, 18v hingga 24 VDC dengan daya maksimum 50W.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah terangkum maka dapat dirumuskan
sebagai berikut :
1. Penyesuain Vout pada wallplug dengan Vin yang dibutuhkan beban.
2. Bagaimana rangkaian pendeteksi pada wallplug bekerja mendeteksi
tegangan yang dibutuhkan oleh beban.
3. Bagaimana rangkaian mikrokontroller memberi perintah ke DC to DC
Convter sehingga tegangan pada wallplug sesuai dengan tegangan yang
dibutuhkan pada beban.
1.3 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang dibahas tidak menyimpang dari tujuan semula,
maka penulis memberi batasan sebagai berikut:
1. Range tegangan output yang dihasilkan wallplug 5v, 6v, 9v, 12v, 18v dan 24
VDC dengan daya maksimum 50W
2. Komunikasi antara wallplug dan beban menggunakan interaksi NFC
1.4 Tujuan
Dalam tugas akhir ini, tujuan yang ingin dicapai yaitu :
1. Mendesain dan membuat wallplug menggunakan interaksi NFC terhadap
beban DC.
2. Menentukan tegangan keluaran wallplug yang dibutuhkan oleh beban
sehingga penggunaan listrik lebih efisien.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan ini disusun dalam beberapa pokok bahasan untuk mempermudah
pembahasan, yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
Memaparkan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Membahas tentang dasar teori atau acuan yang digunakan sebagai
penunjang dalam perancangan dan pembuatan alat.
2
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang perancangan dan pembuatan alat.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi implementasi/realisasi dari desain pada bab 3 dan
implementasi dari hasil pengujian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran dari Tugas Akhir.
3