PENGENALAN AKTUATOR DAN PROSES KERJANYA

PENGENALAN AKTUATOR DAN PROSES KERJANYA
DALAM PENGUKURAN SUHU UDARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
INTRODUCTION OF ACTUATOR AND WORKING PROCESS IN
MEASUREMENT OF AIR TEMPERATURE BASED
MICROCONTROLLER
Deni Dwi Yudhistira1, Moh D Ramadhan2, Nico Augusta 3, Sherly Agustini4
Jumat – Kelompok 4
1, 2, 3, 4)
Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jl. Raya Darmaga Kampus IPB
Email: denidwiyudhistira@gmail.com
Abstrak: Adanya perbedaan suhu ruangan yang tidak menentu mengakibatkan harus
dilakukannya pengendalian dan pengukuran terhadap suhu udara. Pengendalian dan pengukuran
suhu udara harus dilakukan secara berkala agar kondisi udara berada pada tingkat kenyamanan
yang diinginkan. Salah satu cara pengendalian suhu udara secara otomatis yaitu dengan cara
memanfaatkan mikrokontroler dan aktuator, seperti kipas dan LED. Aktuator merupakan sebuah
subsistem kendali yang berfungsi untuk menghasilkan sinyal penggerak ke dalam plant agar hasil
proses kendali sesuai dengan yang diharapkan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu
dengan melakukan pengukuran suhu udara secara langsung di dalam suatu ruangan. Penelitian
ini dilakukan bertujuan untuk mengenal macam-macam aktuator, mengetahui cara kerja aktuator,
serta membuat program Arduino untuk membaca output sensor dan menjalankan aktuator. Hasil

penelitian menunjukkan nilai suhu udara yang terukur pada aktuator LED memiliki nilai di bawah
set point berada di detik ke-3 hingga detik ke-15 yang ditandakan dengan lampu LED tidak
menyala. Dalam detik ke-8 hingga detik ke-51 suhu udara yang terukur pada aktuator LED
berada di atas nilai set point ditandakan dengan lampu aktuator LED menyala. Setelah itu,
mengalami penurunan di bawah nilai set point hingga detik ke-60. Suhu udara terukur dalam
aktuator kipas di detik ke-3 hingga detik ke-12 berada di bawah nilai set point yang ditandakan
dengan kipas tidak berputar. Namun, besarnya nilai suhu udara terukur pada aktuator kipas
ketika mencapai detik ke-15 hingga akhir pengukuran memiliki hasil di atas nilai set point yang
ditandakan adanya putaran pada kipas.
Kata kunci: aktuator, kipas, LED, mikrokontroler
Abstract: The difference of room temperature unstable caused to control and measurement of air
temperature. Control and measurements of air temperature should be done temporary for air
condition in comfort level. One way of automatically controlling the air temperature that is by
using a microcontroller and actuators, such as fans and LED. The actuator is a control subsystem
that serves to produce a driving signal to the plant in order to control the process as expected. The
method used in this research is to conduct direct measurements of the air temperature in a room.
Research aimed to get to know the various actuators, how to work, and make the program on the
Arduino to read the output of sensors and actuators work. The results showed that the measured
value of the air temperature at the LED actuator has a value below the set point to be around
second to-3 until the second to-15 is characterized by the LED is off. In the second to-8 until the

second to-51 air temperature measured on the actuator LED is above the set point value is marked
with flashing LED actuator. The, fell back below the set point value up until the second to-60. The
air temperature measured in the fan actuator in the second to-3until the second to-12 are below
the set point maked the fan is not spinning. However, when it reaches the 15 seconds until the end
of the measurement, the value of the air temperature measured on the actuator fans have results
above the set point which marked the rotation on the fan.
Keywords: actuator, fan, LED, microcontroller

1

PENDAHULUAN
Sebagian besar kehidupan manusia hampir dihabiskan di dalam suatu ruangan.
Dalam menjalani kegiatan yang berada di dalam ruangan, temperatur udara
merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Hal ini dikarenakan
temperatur udara mampu mempengaruhi tingkat kenyamanan dan kegairahan
seseorang dalam menjalankan aktivitasnya. Selain itu, temperatur udara perlu
diperhatikan terlebih untuk memperoleh kesehatan manusia ketika berada di
dalam ruangan tersebut.
Adanya perbedaan suhu ruangan yang tidak menentu mengakibatkan harus
dilakukannya pengendalian dan pengukuran terhadap suhu udara. Pengendalian

dan pengukuran suhu udara harus dilakukan secara berkala agar kondisi udara
berada pada tingkat kenyamanan yang diinginkan. Namun, pengontrolan dan
pengukuran suhu udara yang dilakukan secara berulang-ulang dan dalam interval
waktu yang pendek tentu sangat akan mengganggu manusia dalam menjalankan
aktivitas-aktivitas lainnya. Hal ini menjadi sangat tidak efektif dan tidak efisien
untuk diterapkan dalam kegiatan sehari-hari. Dalam memenuhi kekurangan
tersebut maka perlu diupayakan mencari alternatif baru yang dapat memberikan
kemudahan, efisiensi, dan dapat menggantikan fungsi manusia sebagai pengendali
suhu ruangan setiap saat. Adapun alternatif yang dapat menyelesaikan
permasalahan tersebut yaitu dengan memanfaatkan mikrokontroler dan aktuator,
seperti kipas dan LED.
Aktuator merupakan sebuah subsistem kendali yang berfungsi untuk
menghasilkan sinyal penggerak ke dalam plant agar hasil proses kendali sesuai
dengan yang diharapkan (Najmurrokhman 2009). Aktuator juga disebut sebagai
bagian keluaran untuk mengubah energi supply menjadi energi kerja yang dapat
dimanfaatkan. Berdasarkan latar belakang di atas, penelitian ini dilakukan
bertujuan untuk mengenal macam-macam aktuator, mengetahui cara kerja
aktuator, serta membuat program Arduino untuk membaca output sensor dan
menjalankan aktuator.

METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian aktuator dan desain sitem kendali dilakukan di Lab. Komputer
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Peralatan yang digunakan yaitu
sensor suhu (LM35), mikrokontroler (Arduino UNO), laptop, kabel USB, kabel
jumper , dan aktuator (kipas angin DC dan LED). Bahan yang digunakan yaitu
kondisi suhu udara di dalam ruangan Lab. Komputer Departemen Teknik Sipil
dan Lingkungan IPB. Penelitian diawali dengan dihubungkannya Arduino UNO
dengan laptop yang juga berfungsi sebagai supply daya. Sensor suhu LM35
dipasangkan pada Arduino UNO dengan menggunakan kabel jumper dan
dihubungkan sesuai dengan pin yang tersedia. Pin D dari LM35 dihubungkan ke
lokasi input (A0), pin GND dihubungkan ke Ground, dan pin 5V dihubungkan ke
lokasi tegangan (5V). Setelah itu, LED di pasangkan pada digital input output
Arduino pada pin GND dan pin 13. Pengaturan LED dengan Arduino UNO
dilakukan berdasarkan kode pemrograman yang terdapat dalam Gambar 1.

2

float tempC;
int ledPin = 13;
const int setpoint = 30;

void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop(){
tempC = analogRead(A0);
tempC = (5.0 * tempC * 100.0)/1024.0;
Serial.print("Nilai Suhu:");
Serial.println(tempC);
if (tempC>setpoint){
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
delay(3000);
}
Gambar 1 Pengaturan aktuator LED dengan Arduino UNO

Selanjutnya, pengendalian suhu udara dilakukan dengan aktuator kipas.

Metode dan cara pengerjaannya memiliki langkah yang sama, hanya saja lampu
LED digantikan dengan sebuah aktuator kipas. Pengaturan aktuator kipas dengan
Arduino UNO dilakukan berdasarkan kode pemrograman yang terdapat dalam
Gambar 2.
float tempC;
int ledPin = 13;
const int setpoint = 30;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop(){
tempC = analogRead(A0);
tempC = (5.0 * tempC * 100.0)/1024.0;
Serial.print("Nilai Suhu:");
Serial.println(tempC);
if (tempC>setpoint){
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
else {

digitalWrite(ledPin, LOW);
}
delay(3000);
}
Gambar 2 Pengaturan aktuator kipas dengan Arduino UNO

Kode pemrograman yang telah selesai dijalankan dengan cara pilih menu verify
compile, lalu pilih menu upload, dan kemudian pilih serial monitor . Selanjutnya,
akan ditampilkan pembacaan suhu setiap 3 detik. Suhu yang terbaca dibuat dalam

3

bentuk grafik hubungan waktu terhadap suhu, berdasarkan data hasil pengukuran
selama 1 menit. Setelah itu, dilakukannya analisis terhadap hasil yang diperoleh.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktuator merupakan sebuah subsistem kendali yang berfungsi untuk
menghasilkan sinyal penggerak ke dalam plant agar hasil proses kendali sesuai
dengan yang diharapkan. Plant merupakan suatu bagian sistem yang dikendalikan
oleh aktuator (Najmurrokhman 2009). Selain itu, aktuator juga disebut sebagai

bagian keluaran untuk mengubah energi supply menjadi energi kerja yang dapat
dimanfaatkan (Santoso et al. 2013). Secara umum, aktuator terbagi menjadi tiga
jenis yaitu aktuator elektrik, hidrolik, dan pneumatik. Aktuator elektrik adalah
aktuator yang menggunakan listrik sebagai tenaga penggeraknya. Beberapa
aktuator elektrik yang biasa digunakan antara lain solenoid, motor DC, motor
stepper, servomotor , dan motor AC. Aktuator hidrolik merupakan aktuator yang
memanfaatkan tekanan aliran fluida menjadi gerakan mekanik, contohnya kincir
air. Aktuator pneumatik adalah aktuator yang menggunakan udara sebagai pemicu
gerakannya. Prinsip kerja aktuator pneumatik menggunakan perbedaan volume
udara yang ditekan atau dimampatkan untuk membangkitkan gerakan mekanik,
seperti pada piston (Tanenbaum 1996). Proses alur pengontrolan sederhana
aktuator LED dan kipas disajikan dalam Gambar 1.

Gambar 1 Diagram alir pengontrolan suhu udara dengan aktuator

Gambar 1 menunjukkan bahwa alur pengontrolan suhu udara pertama kali
berasal dari sensor suhu LM35. Sensor LM35 berfungsi untuk mengubah
besarnya measured variable (suhu ruangan) menjadi besaran tegangan ke dalam
mikrokontroler, yaitu Arduino UNO. Selanjutnya, besaran tegangan yang sampai
pada Arduino UNO akan mengalami proses pengkonversian menjadi besaran suhu

dan kemudian dilanjutkan dengan proses pengontrolan suhu udara sesuai dengan
besarnya set point yang di-upload. Dalam kasus ini besarnya nilai set point suhu
udara harus kurang dari 30 ◦C.
Nilai suhu ruangan yang telah terukur/terkonversi apabila memiliki hasil lebih
besar dari set point maka akan menimbulkan error dalam pengontrolan
mikrokontroler. Setelah error terjadi, Arduino UNO akan mengirim sebuah
perintah berupa sinyal-sinyal ke dalam aktuator atau yang disebut dengan
manipulated variable. Sinyal-sinyal tersebut akan dikendalikan oleh aktuator
menjadi sebuah sinyal penggerak ke plant, agar hasil proses kendali sesuai dengan
yang diharapkan. Output dari sinyal penggerak tesebut dapat berupa putaran kipas
4

atau nyala pada LED. Hasil pengukuran suhu dengan LM35 pada aktuator LED
dan kipas disajikan dalam Tabel 1
Tabel 1 Hasil pengukuran suhu dengan LM35 pada aktuator LED dan kipas
Suhu (◦C)
detik
LED
set point
kipas

3
29.30
30
28.81
6
29.79
30
28.81
9
29.79
30
28.81
12
29.30
30
29.30
15
29.30
30
30.27

18
30.76
30
30.27
21
31.25
30
31.25
24
31.25
30
32.23
27
30.27
30
32.71
30
30.76
30
33.20
33
30.76
30
33.23
36
30.76
30
31.74
39
30.27
30
31.74
42
30.27
30
31.25
45
30.27
30
31.25
48
30.27
30
31.25
51
30.27
30
30.76
54
29.79
30
30.76
57
29.79
30
30.27
60
29.79
30
31.25

Hasil pengukuran suhu udara dalam Tabel 1 menunjukkan bahwa besarnya
nilai suhu yang terukur dalam setiap aktuator memiliki hasil yang berbeda-beda
dan berfluktuasi. Perbedaan tersebut dapat disebabkan oleh adanya aktivitas
manusia di dekat sensor, seperti tersentuh dengan tangan dan adanya hembusan
nafas dari manusia. Sentuhan tangan dan hembusan nafas manusia tentu akan
meningkatkan suhu udara disekitar sensor LM35 maupun pada sensor itu sendiri,
sehingga mengakibatkan nilai yang terukur akan lebih tinggi dari nilai suhu
sebenarnya. Nilai pengontrolan suhu udara (set point) di sepanjang pengukuran
memiliki nilai konstan, yaitu sebesar 30 ◦C.
Dalam aktuator LED besarnya suhu udara tertinggi yang terukur, yaitu sebesar
30.76 ◦C dan yang terendah sebesar 29.30 ◦C. Nilai pengukuran suhu udara pada
aktuator LED memiliki hasil di bawah set point ketika berada dalam detik ke-3
hingga detik ke-15. Dalam kondisi ini, aktuator LED tidak memberikan nyala
lampu yang menunjukkan bahwa suhu udara di dalam ruangan tersebut sesuai
dengan perintah atau keinginan kontroler. Namun, setelah memasuki pada detik
ke-18 hingga detik ke-51 suhu udara pada aktuator LED memiliki besarnya nilai
yang berada di atas set point, yang ditandakan dengan nyalanya lampu pada
aktuator LED. Nyala lampu LED secara visual menunjukkan bahwa suhu udara di
sekitar ruangan melebihi dari nilai yang diinginkan. Selanjutnya, setelah melewati
detik ke-51 suhu udara yang terukur pada aktuator LED memiliki nilai dibawah
set point hingga mencapai detik ke-60, yang ditandakan dengan tidak menyalanya
lampu pada aktuator LED.
5

Temperatur (◦C)

Hasil dalam Tabel 1 juga menunjukkan bahwa besarnya suhu udara yang
terukur pada aktuator kipas dalam detik ke-3 hingga detik ke-12 memiliki
besarnya suhu di bawah nilai set point yang ditandakan dengan tidak adanya
putaran pada baling-baling kipas. Tidak memutarnya baling-baling pada aktuator
kipas, secara visual menunjukkan bahwa suhu udara di dalam ruangan memiliki
hasil yang sesuai dengan keinginan kontroler. Selanjutnya, ketika mencapai detik
ke-15 hingga akhir detik ke-60 suhu udara yang terukur pada aktuator kipas
memiliki hasil yang lebih tinggi dari nilai set point. Dalam kondisi tersebut,
aktuator kipas mulai berputar yang menunjukkan bahwa suhu udara tidak sesuai
dengan hasil yang diinginkan. Nilai suhu udara tertinggi yang terukur pada
aktuator kipas sebesar 33.23 ◦C dan yang terendah sebesar 28.81 ◦C. Grafik hasil
pengukuran suhu dengan LM35 pada aktuator LED dan kipas disajikan dalam
Gambar 3.

35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (detik)
set point

suhu LED

suhu kipas

Gambar 3 Grafik hasil pengukuran suhu dengan LM35 pada aktuator kipas dan LED

Berdasarkan grafik hasil pengukuran suhu yang terdapat dalam Gambar 3 dapat
ditunjukkan bahwa besarnya nilai set point suhu udara di sepanjang waktu
pengukuran memiliki nilai yang konstan sebesar 30 ◦C. Selain itu, nilai suhu udara
yang terukur pada aktuator LED memiliki nilai di bawah set point ketika berada di
sekitar detik ke-3 hingga detik ke-15 yang ditandakan dengan lampu LED tidak
menyala. Selanjutnya, setelah memasuki detik ke-8 hingga detik ke-51 suhu udara
yang terukur pada aktuator LED memiliki hasil di atas set point yang ditandakan
dengan lampu aktuator LED menyala. Dalam kondisi tersebut suhu disekitar
ruangan terasa lebih hangat dari sebelumnya. Selanjutnya, suhu udara mengalami
penurunan kembali di bawah nilai set point hingga detik ke-60 yang ditandakan
dengan lampu pada aktuator LED tidak menyala.
Grafik dalam Gambar 2 juga menunjukkan bahwa besarnya suhu udara terukur
pada aktuator kipas di sekitar detik ke-3 hingga detik ke-12 berada di bawah nilai
set point. Dalam kondisi tersebut baling-baling pada aktuator kipas tidak berputar.
Selanjutnya, ketika mencapai detik ke-15 hingga akhir pengukuran, besarnya nilai
6

suhu udara terukur memiliki hasil yang melebihi nilai set point. Kondisi tersebut
mengakibatkan baling-baling pada aktuator kipas menjadi berputar dan
menunjukkan suhu udara disekitar terasa lebih tinggi dari sebelumnya.
Aplikasi dari pengontrolan suhu banyak dijumpai pada berbagai bidang salah
satunya adalah dalam bidang industri kipas angin. Kipas angin digunakan sebagai
pendingin dalam sistem pengaturan suhu. Kecepatan putar kipas angin ini
dikendalikan oleh mikrokontroler dengan menggunakan Pulse Width Modulation
(PWM) (Hartono 2013). Selain itu, pengontrolan suhu udara juga dapat
diaplikasikan dalam alat pendeteksi kebakaran, pengatur suhu AC, kulkas, dan
peralatan pengendalian suhu lainnya.

KESIMPULAN
Aktuator dalam menjalankan kerjanya sesuai perintah yang diberikan oleh
mikrokontroler. Beberapa contoh dari aktuator yaitu kipas dan lampu LED. Hasil
penelitian menunjukkan nilai suhu udara yang terukur pada aktuator LED
memiliki nilai di bawah set point ketika berada di detik ke-3 hingga detik ke-15
yang ditandakan dengan lampu LED tidak menyala. Dalam detik ke-8 hingga
detik ke-51 suhu udara yang terukur pada aktuator LED berada di atas nilai set
point yang ditandakan dengan lampu aktuator LED menyala, kemudian
mengalami penurunan kembali dibawah nilai set point hingga detik ke-60. Suhu
udara terukur dalam aktuator kipas di detik ke-3 hingga detik ke-12 berada di
bawah nilai set point yang ditandakan dengan aktuator kipas tidak berputar.
Namun, ketika mencapai detik ke-15 hingga akhir pengukuran, besarnya nilai
suhu udara terukur pada aktuator kipas memiliki hasil di atas nilai set point yang
ditandakan adanya putaran pada kipas.

DAFTAR PUSTAKA
Hartono. 2013. Pengaturan suhu ruangan berbasis PID menggunakan
mikrokontroler AT89S51. JILTEK Elektro. 1(1): 1-7.
Najmurrokhman, Bambang R. Pemodelan dan kendali networked control system.
SENTIA. 1(1): 55-59.
Santoso A, Martinus, Sugiyanto. Pembuatan otomasi pengaturan kereta api,
pengereman, dan palang pintu pada rel kereta api mainan berbasis
mikrokontroler. J FEMA. 1(1): 16-23.
Tanenbaum, Andrew S. 1996. Jaringan Komputer Edisi III. Jakarta (ID):
Prenhalindo.

7

LAMPIRAN 1 Hasil pengukuran suhu pada aktuator LED di serial monitor

8

LAMPIRAN 2 Hasil pengukuran suhu pada aktuator kipas di serial monitor

`

9