BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Untuk memudahkan dalam memahami cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan dari sistem yang dibuat, maka perlu adanya penjelasan dan uraian mengenai teori penunjang yang digunakan dalam penulisan skripsi ini.

2.1. Suhu Dan KelembabanSuhu dan kelembaban udara merupakan komponen penting dalam pembentukan kodisi iklim suatu daerah. Kelembaban udara didefinisikan sebagai banyaknya kadar air yang tersimpan dalam udara. Beberapa penelitian menunjukan bahwa kadar air dalam udara bergantung pada suhu udara. Sehingga kelemababan udara yang dipengaruhi kadar air akan menurun apabila suhu di udara meningkat, begitu juga sebaliknya. (Valsson, 2011).Kondisi iklim kota Malang selama tahun 2012 tercatat memiliki suhu udara berkisar antara 17,8C - 32,3C, dan kelembaban udara berkisar 37% - 97%. (www.bmkg.go.id, 2013) . Di dalam sebuah ruangan, suhu dan kelembaban udara perlu diatur berkisar antara 220C - 270C dan kelembaban 70% - 85% , untuk memberikan kenyamanan pada penghuninya. (Prianto, 2000).

2.2. Intensitas Penerangan (Iluminasi)Intensitas penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif untuk intensitas cahaya (I) yang menimpa atau sampai pada permukaan bidang. Intensitas penerngan disebut pula iluminasi atau kuat penerangan. Dengan menganggap sumber penerangan sebagai titk yang jaraknya (h) dari bidang penerangan, maka iluminasi (E) dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang penerangan adalah: (2.1)E = intensistas penerangan (lux)I = intensitas cahaya (candela)h = jarak sumber penerangan ke bidang (meter)(Muhaimin, 2001).Dalam sebuah ruangan, intensitas penerangan perlu diatur sesuai dengan kebutuhan sehingga memberikan kenyamanan bagi orang yang berada dalam ruangan tersebut. Tingkat itensitas penerangan sebuah ruangan di dalam rumah menurut standar internasional adalah 50lx untuk ruang tidur, 100lx untuk kamar mandi, 150lx untuk ruang baca dan dapur, dan 200lx untuk ruang kerja. (Linsley, 2001). 2.3. Logika FuzzyFuzzy secara harfiah berarti samar, sedangkan kebalikannya dalam hal ini adalah Crisp yang secara harfiah berarti tegas. Dalam kehidupan sehari-hari nilai samar lebih akrab daripada nilai tegas.Tahun 1965 L.A. Zadeh memodifikasi teori himpunan yang disebut himpunan kabur (Fuzzy Set). Himpunan fuzzy didasarkan pada gagasan untuk memperluas jangkauan fungsi karakteristik sehingga fungsi tersebut akan mencakup bilangan real pada interval [0,1]. Nilai keanggotaannya menunjukkan bahwa suatu nilai dalam semesta pembicaraan tidak hanya berada pada 0 atau 1, namun juga nilai yang terletak diantaranya. Dengan kata lain nilai kebenaran suatu hal tidak hanya bernilai benar atau salah. Nilai 0 menunjukkan salah, nilai 1 menunjukkan benar dan masih ada nilai-nilai yang terletak diantaranya. Sejak tahun 1985 pengendalian berbasis logika fuzzy mengalami perkembangan pesat, terutama dalam hubungannya dengan penyelesaian masalah kendali yang bersifat tak linier, sulit dimodelkan, berubah karakteristiknya terhadap waktu (time varying) dan kompleks. (Ross, 2004)

2.

2.3.1. Struktur Dasar Kontrol Logika FuzzyDalam sistem pengendalian dengan logika fuzzy dilibatkan suatu blok pengendali yang menerima satu atau lebih masukan dan mengumpankan satu atau lebih keluaran ke plant atau blok lain sebagaimana ditunjukan dalam gambar 2.1.

Gambar 2.1. Pengendali FuzzySumber : Yan,1994

Komponen utama penyusun Fuzzy Logic Controller adalah unit fuzzifikasi, fuzzy inference, basis pengetahuan dan unit defuzzifikasi. Basis pengetahuan terdiri dari dua jenis (Yan , 1994) : Basis data Mendefinisikan parameter fuzzy sebagai bagian dari himpunan fuzzy dengan menentukan batas-batas fungsi keanggotaan pada semesta pembicaraan untuk tiap-tiap variabel. Basis aturanMemetakan nilai masukan fuzzy menjadi nilai keluaran fuzzy.

2.3.2. Fungsi KeanggotaanFungsi keanggotaan menotasikan nilai kebenaran anggota-anggota himpunan fuzzy. Interval nilai yang digunakan untuk menentukan fungsi keanggotaan, yaitu nol dan satu. Tiap fungsi keanggotaan memetakan elemen himpunan crisp ke semesta himpunan fuzzy. Suatu himpunan fuzzy A dalam semesta pembicaraan U dinyatakan dengan fungsi keanggotaan, A yang harganya berada dalam interval [0,1]. (Kuswadi, 2000). Secara matematika hal ini dinyatakan dengan :

(2.1) Fungsi keanggotaan bentuk TriangularDefinisi fungsi triangular sebagai berikut:

(2.2)Fungsi keanggotaan bentuk Triangular ditunjukkan dalam Gambar 2.2

Gambar 2.2. Fungsi Keanggotaan Bentuk Triangular Sumber : Kuswadi, 2000 Fungsi keanggotaan bentuk triangular ini digunakan bila diinginkan himpunan fuzzy mempunyai nilai proporsional terhadap nol maupun satu.2.3.3. Kontroler Logika FuzzyKontroler logika fuzzy adalah sistem berbasis aturan (rule based system) yang didalamnya terdapat himpunan aturan fuzzy yang mempresentasikan mekanisme pengambilan keputusan. Aturan yang dibuat digunakan untuk memetakan variabel input ke variabel output dengan pernyataan If - Then. Kontroler ini akan menggunakan data tertentu (crisp) dari sejumlah sensor kemudian mengubahnya menjadi bentuk linguistik atau fungsi keanggotaan melalui proses fuzzifikasi. Lalu dengan aturan fuzzy, inference engine yang akan menentukan hasil keluaran fuzzy. Setelah itu hasil ini akan diubah kembali menjadi bentuk numerik melalui proses defuzzifikasi. (Lee, 1990)2.3.3.1. FuzzifikasiProses fuzzifikasi merupakan proses untuk mengubah variabel non fuzzy (variabel numerik) menjadi variabel fuzzy (variabel linguistik). Nilai masukan-masukan yang masih dalam bentuk variabel numerik yang telah dikuantisasi sebelum diolah oleh pengendali logika fuzzy harus diubah terlebih dahulu ke dalam variabel fuzzy. Melalui fungsi keanggotaan yang telah disusun, maka dari nilai-nilai masukan tersebut menjadi informasi fuzzy yang berguna nantinya untuk proses pengolahan secara fuzzy pula. Proses ini disebut fuzzifikasi. (Yan,1994). Proses fuzzifikasi diekspresikan sebagai berikut:x = fuzzifier (x0) (2.3)dengan:x0 = nilai crisp variabel masukanx = himpunan fuzzy variabel yang terdefinisifuzzifier = operator fuzzifikasi yang memetakan himpunan crisp ke himpunan fuzzyPedoman memilih fungsi keanggotaan untuk proses fuzzifikasi, menurut Jun Yan, menggunakan :1. Himpunan fuzzy dengan distribusi simetris.2. Gunakan himpunan fuzzy dengan jumlah ganjil, berkaitan erat dengan jumlah kaidah (rules).3. Mengatur himpunan fuzzy agar saling menumpuk.4. Menggunakan fungsi keanggotaan bentuk segitiga atau trapesium.

2.3.3.2. Kaidah Aturan Fuzzy (Fuzzy Rule)Fuzzy rule adalah bagian yang menggambarkan dinamika suatu sistem terhadap masukan yang dikarakteristikan oleh sekumpulan variabel-variabel linguistik dan berbasis pengetahuan seorang operator ahli. Pernyataan tersebut umumnya dinyatakan oleh suatu pernyataan bersyarat. Dalam pengendali berbasis fuzzy, aturan pengendalian fuzzy berbentuk aturan IF THEN. Untuk sebuah sistem MISO (Multi Input Single Output) basis aturan pengendalian fuzzy berbentuk seperti berikut ini.

Rule 1 IF X1 is A11 AND AND xm is A1m THEN Y is B1Rule 2 IF X1 is A21 AND AND xm is A2m THEN Y is B2......Rule n IF Xn is An1 AND AND xm is Anm THEN Y is BnDengan Xj merupakan variabel masukan sistem , Aij merupakan fuzzy set untuk Xj , Y merupakan variabel keluaran sistem, Bi merupakan fuzzy set untuk Y, AND adalah operator fuzzy. (Ross, 2004)2.3.3.3. Metode Inferensi MAX-MINMetode inferensi merupakan proses untuk mendapatkan keluaran dari suatu kondisi masukan dengan mengikuti aturan-aturan yang telah ditetapkan. Keputusan yang didapatkan pada proses ini masih dalam bentuk fuzzy yaitu derajat keanggotaan keluaran. (Yan, 1994).Pada metode Max Min aturan operasi minimum Mamdani digunakan untuk implikasi fuzzy. Persamaan aturan minimum adalah

(2.4)

dengan Sebagai contoh , terdapat dua basis kaidah atur fuzzy, yaitu :R1 : Jika x adalah A1 dan y adalah B1 maka z adalah C1R2 : Jika x adalah A2 dan y adalah B2 maka z adalah C2Pada metode penalaran MAX-MIN fungsi keanggotaan konsekuen dinyatakan dengan

(2.5)

dimana (2.6)

(2.7)Lebih jelas metode ini dideskripsikan dalam Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Inferensi Fuzzy dengan Metode MAX-MINSumber : Yan, 19942.3.3.4. Metode Defuzzyfikasi Center Of Area (COA)Defuzzyfikasi adalah proses untuk mendapatkan nilai numerik dari data fuzzy yang dihasilkan dari proses inferensi. (Ross, 2004). Proses defuzzifikasi dinyatakan sebagai berikut :

(2.8)dengan:y : aksi kontrol fuzzy.y0 : aksi kontrol crisp.defuzzifier : operator defuzzyfikasi

Metode (Center Of Area)Metode ini didefinisikan sebagai berikut:

(2.9)dengan:U = Keluaranwi = Bobot nilai benar wiui = Nilai linguistik pada fungsi keanggotaan keluarann = Banyak derajat keanggotaan

2.4. PIR (Passive Infrared Receiver)PIR merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared tapi tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Sensor ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer dapat dideteksi oleh sensor. Untuk jarak jangkau dari sensor PIR sendiri bisa diatur sesuai kebutuhan, akan tetapi jarak maksimalnya hanya +/- 10 meter dan minimal +/- 30 cm. (Parallax, 2012). Skema rangkaian sensor PIR dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Skema rangkaian sensor PIRSumber : Parallax, 2012

2.5. Sensor LDR (Light Dependent Resistor)Sensor LDR adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada sensor bergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima. LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berubah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10 M, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 . Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. (RS Component, 1997). Bentuk dari sensor LDR dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Sensor LDRSumber : RS Component, 19972.6. Sensor SHT11Sensor SHT11 digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban relatif pada ruangan. Dapat mengukur kelembaban mulai dari 0 sampai 100% RH dengan akurasi 3.0% dan suhu mulai dari 400C sampai 123.80C dengan akurasi 0.40C. Tegangan masukan sensor SHT11 yaitu 2.4V sampai 5.5V.Sensor SHT memiliki 4 pin utama seperti pada gambar 2.6 . Pin 1 dihubungkan ke ground, pin 2 dihubungkan pada mikrokontroler sebagai pengirim dan penerima data, pin 3 dihubungkan pada mikrokontroler sebagai masukan clock (SCK)., dan pin 4 dihubungkan pada sumber tegangan. (Sensirion, 2011)

Gambar 2.6. Sensor SHT11Sumber : Sensirion, 2001

2.7. LED (Light Emitting diode)LED memiliki 2 kutub yaitu anoda sebagai kutub positif dan katoda sebagai kutub negatif, seperti pada gambar 2.7. LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik , karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada led maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, Apabila arus yang mengalir lebih dari arus maksimum maka led akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus. Apabila kita ingin mencari nilai resistor pada LED dapat anda gunakan rumus berikut :R =(Vs-Vd) / I(2.10)dimana:R= ResistansiI= Arus LEDVs= Tegangan sumber Vd= Tegangan kerja LED(Ahmad, 2007).

Gambar 2.7. Bentuk dan simbol LEDSumber : Ahmad, 2007

Tegangan kerja / jatuh tegangan maksimum pada sebuah LED super bright ukuran 5mm menurut warna yang dihasilkan yaitu:1. Merah: 2.4 V arus maksimum 20mA2. Kuning : 2.4 V arus maksimum 20mA3. Hijau: 3.4 V arus maksimum 20mA4. Biru: 3.4 V arus maksimum 20mA5. Putih: 3.4 V arus maksimum 20mA(MEC, 2004).

2.8. Elemen PemanasPemanas yang digunakan dalam perancangan menggunakan elemen pemanas berupa kawat nikrom seperti yang ditunjukan gambar 2.8. Elemen ini terbuat dari kawat nikrom yang merupakan campuran antara nikel dan kromium. Kelebihan dari kawat nikrom yaitu :1- Kawat nikrom adalah konduktor listrik yang lemah dibandingkan dengan tembaga. Hasilnya kawat nikrom memiliki resistansi yang cukup untuk menghasilkan panas.2- Kawat nikrom tidak mengoksidasi saat dipanaskan, sehingga tidak mudah mengarat walau digunakan pada suhu tinggi.(Goldwasser, 2010).

Gambar 2.8. Kawat Nikrom Pada Pengering RambutSumber : Perancangan

2.9. Elemen PendinginPendingin yang digunakan pada perancangan menggunakan elemen pendingin berupa peltier. Peltier ini adalah modul thermo-electric (TEC), dibungkus oleh keramik tipis yang berisikan batang-batang bismuth telluride di dalamnya. Ketika diberi tegangan DC, salah satu sisi akan menjadi panas, sementara sisi lainnya akan menjadi dingin (peltier effeck). Jika sisi panas peltier ini diberi panas dan sisi dingin diberi pendingin (terjadi perbedaan suhu) maka akan menghasilkan arus listrik (seeback effeck). Agar peltier dapat mendinginkan maka sisi panas peltier ini harus diturunkan serendah mungkin, bisa gunakan heatsink dan fan (dan pasta thermal untuk memaksimalkan pendinginan). Jika sisi panas peltier 600 maka sisi dinginnya sekitar 00 derajat, atau perbedaan suhunya antara kedua sisi peltier ini sekitar 600. (Alaoui, 2011). Bentuk dari peltier dapat dilihat pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. PeltierSumber : Perancangan

2.10. PWM (Pulse Widht Modulation)PWM (Pulse Width Modulation) digunakan untuk mengatur kecepatan kipas dan intensitas cahaya LED. Di mana kecepatan dan intensitas cahaya tergantung pada besarnya Duty cycle yang diberikan pada motor DC tersebut. Pada sinyal PWM, frekuensi sinyal konstan sedangkan Duty cycle bervariasi dari 0%-100%. Dengan mengatur Duty cycle akan diperoleh keluaran yang diinginkan. (Putra, 2010). Sinyal PWM (Pulse width Modulation) secara umum dapat dilihat dalam Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Sinyal PWM Secara UmumSumber: Putra, 2010

(%)(2.11)Dengan :Ton = Periode logika tinggiT = Periode keseluruhan

2.11. Mikrokontroler AVR ATMega 16Mikrokontroler ATMega16 memiliki kapasitas 16 kbyte EEPROM 512 byte, 1 Kbyte SRAM, 32 pin I/O, CPU terdiri atas 32 register , memiliki 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit, memiliki 4 channel PWM, 8 channel 10 bit ADC, dan memiliki watchdog timer dengan oscillator internal. Masing-masing kaki dalam mikrokontroler ATMega16 mempunyai fungsi tersendiri. (Atmel ,2007). Mikrokontroler ATMega16 mempunyai 32 pin, susunan masing-masing pin ditunjukan dalam Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Konfigurasi Pin ATMega16Sumber: Atmel, 2007Fungsi kaki-kaki ATMega16 adalah : Port A (Pin A07) merupakan saluran masukan/keluaran dua arah dan juga saluran masukan ADC (analog to digital converter). Port B (Pin B0...7), merupakan saluran masukan/keluaran dua arah dan juga mempunyai fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.1.Tabel 2.1. Fungsi khusus Port BPort PinFungsi

PB0T0 (Timer/ counter 0 external counter input)XCK (USART External Clock Input/Output)

PB1T1 (Timer/ counter 1 external counter input)

PB2AIN0 (Analog comparator positive input)INT2 (External interrupt 2 input)

PB3AIN1 (Analog Comparator Negative Input)OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB4SS (SPI Slave Select input)

PB5MOSI (SPI bus Master Output/Slave Input)

PB6MISO (SPI bus Master Input/Slave Output)

PB7SCK (SPI bus Serial Clock)

Port C (Pin C0..6), merupakan saluran masukan/keluaran dua arah dan juga mempunyai fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.2.Tabel 2.2. Fungsi khusus Port CPort PinFungsi

PC0SCL (2-wire serial bus clock line)

PC1SDA (2-wire serial bus data input/output line)

PC2TCK (JTAG Test clock)

PC3TMS (JTAG test mode select)

PC4TDO (JTAG test data out)

PC5TDI (JTAG test data in)

PC6TOSC1 (timer oscillator pin.1)

PC7TOSC2 (timer oscillator pin.2)

Port D (Pin D0..7), merupakan saluran masukan/keluaran dua arah dan juga mempunyai fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.3.Tabel 2.3. Fungsi khusus Port DPort PinFungsi

PC0RXD (USART input pin)

PC1TXD (USART output pin)

PC2INT0 (external interrupt 0 input)

PC3INT1 (external interrupt 1 input)

PC4OC1B (timer/ counter1 output compare b match output)

PC5OC1A (timer/ counter2 output compare a match output)

PC6ICP (timer/counter1 input capture pin)

PC7OC2 (timer/counter2 output compare match output)

Pin 10 VCC, merupakan saluran masukan untuk catu daya positif sebesar 5 volt DC. Pin 11 GND, merupakan ground dari seluruh rangkaian. Pin 12 XTAL2 dan pin 13 XTAL1 merupakan pin masukan clock eksternal Pin 30 AVCC, merupakan catu daya untuk perangkat ADC. Pin 31 GND, merupakan ground dari ADC. Pin 32 AREF, merupakan pin analog referensi untuk masukan ADC.(Atmel, 2007)

2.12. IC L293DIC L293D terdiri dari 4 buah driver half-H bridge yang dirancang agar dapat memberikan arus 1A tiap saluran pada tegangan 4.5V sampai 36V Penggunaan IC ini sangat sederhana karena sudah ada port input, output serta tegangan referensinya, IC L293D dapat digunakan pada beban induktif, sebagai relay, solenoid, motor DC dan motor stepper. Satu unit IC ini dapat mengontrol 2 buah motor DC dengan putaran bolak balik atau 4 buah motor DC dengan 1 arah putaran saja.(Texas, 2002) Konfigurasi pin IC L293D dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Konfigurasi Pin IC L293DSumber : Texas, 2002

2.13. TRIAC (Triode for Alternating Current)TRIAC adalah komponen 3 elektroda dari jenis thyristor . TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan pararel berkebalikan dengan terminal gate bersama. Berbeda dengan SCR yang hanya melibatkan tegangan dengan polaritas positif saja, TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik yang ada pada gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengendali dan pensaklaran.. TRIAC akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positif dan negatif . TRIAC akan tetap aktif bila arus thermis yang mengalir lebih besar dari arus penahanan (IT > IH). (Boylestad, 2004). Simbol dari TRIAC dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13. Simbol TriacSumber : Boylestad, 2004

18