perancangan dan pembuatan alat pengaturan

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGATURAN OTOMATIS INTENSITAS CAHAYA RUANG BACA

MENGGUNAKAN SENSOR LDR (Light Dependent Resistor) DENGAN PERANGKAT ANTARMUKA

PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255

SKRIPSI

Oleh:

MUCHAMMAD FATCHUR ROCHMAN NIM: 03540016

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2009


MENGGUNAKAN SENSOR LDR ( Light Dependent Resistor) DENGAN PERANGKAT ANTARMUKA


SKRIPSI

Diajukan Kepada: Universitas Islam Negeri Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh:


JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2009




Oleh:


Telah Disetujui untuk Diuji Malang, 25 Juni 2009

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

IMAM TAZI, M.Si AHMAD BARIZI, M.A NIP 150 327 266 NIP 150 283 991

Mengetahui, Ketua Jurusan Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang

Drs. M. TIRONO, M. Si NIP 131 971 849

LEMBAR PENGESAHAN




SKRIPSI

OLEH

MUCHAMMAD FATCHUR ROCHMAN NIM 03540016

Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Skripsi dan Dinyatakan Diterima sebagai Salah Satu Persyaratan

untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si) Tanggal: 21 Juli 2009

Susunan Dewan Penguji: Tanda Tangan

1. Penguji Utama : Ahmad Abtokhi, M. Pd ( ) NIP 150 327 245

2. Ketua : Novi Avisena, M.Si ( ) NIP 150 377 941

3. Sekretaris : Imam Tazi, M.Si ( ) NIP 150 327 266

4. Anggota : Ahmad Barizi, M.A ( ) NIP 150 283 991

Mengetahui dan Mengesahkan,

Ketua Jurusan Fisika

Drs. M. Tirono, M.Si NIP 131 971 849

Motto

ì >$LF. β$ uΒ"“9#‘ù § '?‹_â‘ '‹z

“ Sebaik-Baik Teman Duduk Di Sepanjang Waktu Adalah Buku” -( Pepatah Arab )-

>

PERSEMBAHANKU :

Skripsi ini, penulis persembahkan untuk :

My Beloved Parents Ayahanda Moch. Asyik dan Ibunda Artikah yang selalu mendidik, mendoakan dan menyayangiku… terima kasih atas segalanya. semoga

Allah selalu memberikan kesehatan, kebahagiaan dunia-akhirat dan umur

panjang…Amin

Yang aku sayangi Kakanda sayang Ning Is, Mas Udin dan Ning Ifa

serta Adinda Lukman terima kasih atas dukungan moril dan materiil

serta motivasinya yang tidak pernah putus selama ini.

Dosen2 Fisika yang terhormat; P.Tirono, P.Tazi, P.Tokhi, P.Basid, P.Agus Kris, P.Agus Mul, P.Irjan, P.Farid, P.Novi, Bu Erika dan Bu Erna. Semoga

Allah membalas kebaikan Mereka…Amin

Kepada sahabat-sahabatku di PMII Rayon tercinta, Rayon ’Pencerahan’ Galileo terima kasih atas ilmu yang diberikan dan

namamu akan selalu terpatri dalam relung jiwaku

TemanTemanTemanTeman----temankutemankutemankutemanku di BBCdi BBCdi BBCdi BBC Sumbersari Sumbersari Sumbersari Sumbersari (Agus, Imron, Musta’in, Atmam, (Agus, Imron, Musta’in, Atmam, (Agus, Imron, Musta’in, Atmam, (Agus, Imron, Musta’in, Atmam, Bagus, Wawan, PBagus, Wawan, PBagus, Wawan, PBagus, Wawan, P----man)man)man)man) makasih banyak makasih banyak makasih banyak makasih banyak. . . . Adib, Fathur, Nia, Nanik Adib, Fathur, Nia, Nanik Adib, Fathur, Nia, Nanik Adib, Fathur, Nia, Nanik, Anisa, , Anisa, , Anisa, , Anisa,

Tomi, LuTomi, LuTomi, LuTomi, Luluk K Luluk M,luk K Luluk M,luk K Luluk M,luk K Luluk M, and and and and SSSSeeeemua temen2 Fisika angkatan 2003mua temen2 Fisika angkatan 2003mua temen2 Fisika angkatan 2003mua temen2 Fisika angkatan 2003 “kapan kita bisa berkumpul“kapan kita bisa berkumpul“kapan kita bisa berkumpul“kapan kita bisa berkumpul and and and and ngopingopingopingopi bareng bareng bareng bareng””””

Bu Luluk n ndut, Bu Dian, Bu Yuli, Mas Ali, mbak Fitriyah, Miss Hirfa kapan kita main-main lagi dan sharing bareng. Pak Fakih dan Dewan Guru di SMP dan SMA

Al-Yasini terima kasih atas dukungan dan semangat serta Doanya

Murid-muridku di SMP dan SMA AL-Yasini yang selalu memberikan senyum dan semangatnya, makasih banyak atas dukungan kalian semua

Adikku Mufidatul Munawaroh terima kasih atas semangat dan motivasinya selama ini

Sahabat-sahabatku di FORMASI Jatim dan IHAMAFI;

adikku terkasih Cintia, heri, Nana, meilla, maknun, Antoni, Winda,

Tulus, Arul, darma, Rajab, Mansur dan semuanya saja, terima kasih

buanyak atas motivasi dan kerjasamanya

Dan untuk semua orang yang aku sayangi dan yang menyayangiku Semoga Allah selalu melindungi dan menjaga kita dari segala bentuk

kemudhorotan Amiiiiin

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. atas

segala rahmat, taufiq serta hidayah-Nya yang telah diberikan kepada penulis,

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul

“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGATURAN

OTOMATIS INTENSITAS CAHAYA RUANG BACA MENGGUNAKAN

SENSOR LDR(Light Dependent Resistor) DENGAN PERANGKAT

ANTARMUKA PPI( Programmable Peripheral Interface) 8255”

Shalawat serta salam tetap terlimpahkan kepada junjungan kita Nabi Besar

Muhammad SAW., yang telah membimbing umatnya ke jalan yang diridloi Allah

SWT. yakni Diinul Islam.

Penulis menyadari bahwa baik dalam perjalanan studi maupun dalam

penyelesaian skripsi ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan motivasi dari

berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan

terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada:

1. Prof. Dr. H. Imam Suprayogo, selaku Rektor Universitas Islam Negeri

Maulana Malik Ibrahim (UIN MMI) Malang, dan para pembantu Rektor, atas

segala motivasi dan layanan fasilitas yang telah diberikan selama penulis

menempuh studi.

2. Prof. Drs. Sutiman Bambang Sumitro, SU, Dsc. selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim (UIN MMI)

Malang.

3. Drs. Moh. Tirono, M.Si., selaku Ketua Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim (UIN MMI)

Malang.

4. Imam Tazi, M.Si. selaku Dosen Pembimbing I yang penuh perhatian,

ketelatenan, kesabaran dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam

penulisan skripsi ini.

5. Ahmad Barizi, M.A. selaku pembibing II yang telah bersedia meluangkan

waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan selama penulisan

skripsi di bidang integrasi Sains dan Al-Qur’an.

6. Segenap Bapak/ Ibu Dosen pengajar UIN Malang terima kasih atas ilmu yang

telah diberikan kepada penulis.

7. Ayah dan Ibu yang selalu membimbing, mendidik, mengarahkan, dan

mendo’akan sehingga sampai pada detik-detik penulisan skripsi ini dengan

lancar.

Tiada ucapan yang dapat penulis haturkan kecuali “Jazaakumullah

Ahsanal Jazaa” semoga semua amal baiknya diterima oleh Allah SWT.

Dengan bekal dan kemampuan terbatas, penulis menyadari bahwa dalam

penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan.

Akhirnya, tiada kata selain harapan semoga skripsi ini bermanfaat sesuai dengan

maksud dan tujuannya. Amiin Ya Robbal Alamiin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Malang, 15 Juni 2009

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PENGAJUAN ........................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN....................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

MOTTO ......................................................................................................... v

PERSEMBAHAN .......................................................................................... vi

KATA PENGANTAR.................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. xiv

ABSTRACT ................................................................................................... xv

ABSTRAK...................................................................................................... xvi

BAB I: PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ......................................................................... 1

B. Rumusan Masalah..................................................................... 5

C. Tujuan Penelitian...................................................................... 5

D. Batasan Masalah....................................................................... 5

E. Manfaat Penelitian.................................................................... 6

F. Sistematika Penulisan ............................................................... 6

BAB II: KAJIAN PUSTAKA

A. Membaca dalam perspektif Al-Qur’an ...................................... 8

B. Indera Penglihatan dalam perspektif Al-Qur’an ........................ 9

C. Cahaya dalam perspektif Al-Qur’an.......................................... 11

D. Pengaturan dalam perspektif Al-Qur’an .................................... 14

E. Intensitas Cahaya...................................................................... 15

1. Iluminasi atau Intensitas Penerangan.................................. 18

2. Iluminasi Oleh Sumber Titik Isotropik ............................... 18

F. ADC (Analog to Digital Converter) .......................................... 19

G. Programmable Peripheral Interface (PPI) ................................ 24

1. Mode Operasi PPI 8255 ...................................................... 24

2. Hubungan PPI 8255 dengan CPU........................................ 27

H. Dimmer.................................................................................... 28

1. Triac.................................................................................. 29

2. Prinsip kerja Dimmer......................................................... 30

I. Motor DC ................................................................................. 31

J. Light Dependent Resistor (LDR) .............................................. 35

K. Kerangka Konseptual................................................................ 36

BAB III: METODE PENELITIAN

A. Bentuk dan Sampel Penelitian................................................... 38

B. Waktu dan Tempat Penelitian .................................................. 38

C. Instrumen Penelitian ................................................................. 38

1. Alat..................................................................................... 38

2. Bahan.................................................................................. 39

3. Spesifikasi Alat................................................................... 40

4. Perancangan dan Pembuatan Alat........................................ 40

5. Set Pengalamatan untuk CPU (Central Processing Unit)..... 42

6. Perancangan Perangkat Lunak (Software) ........................... 43

D. Teknik Pengumpulan Data........................................................ 46

1. Pengujian Sensitivitas Rangkaian Sensor Cahaya (LDR)..... 46

2. Pengujian Pembacaan ADC 0804....................................... 46

3. Pengujian Alat Pengaturan Otomatis Intensitas

Cahaya Ruang Baca Menggunakan PPI 8255...................... 47

E. Teknik Analisis Data ................................................................ 47

BAB IV: HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Alat .......................................................................... 49

1. Hasil Pengujian Sensitivitas

Light Dependent Resistor (LDR)......................................... 49

2. Hasil Uji Pembacaan ADC 0804 ......................................... 50

3. Hasil Uji pembacaan Alat Pengaturan Otomatis Intensitas

Cahaya Ruang Baca Menggunakan PPI 8255...................... 51

B. Pembahasan.............................................................................. 52

1. Pembahasan Alat................................................................. 52

2. Pengesetan Alamat pada PPI 8255 ..................................... 55

3. Pembuatan Program untuk Menjalankan PPI 8255 .............. 56

4. Pembahasan dalam Kajian Al-Qur’an.................................. 60

BAB V: PENUTUP

A. Kesimpulan............................................................................... 62

B. Saran ........................................................................................ 62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN-LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada –INTR ...23

2.2 Inisialisasi PPI ........................................................................................25

2.3 Operasi dasar PPI 8255 ...........................................................................25

3.1 Kombinasi port .......................................................................................43

3.2 Pengujian analisis data alat pengaturan otomatis intensitas

cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255 .............................................48

4.1 Hasil Pengujian Sensitivitas Rangkaian Sensor LDR...............................50

4.2 Hasil perbandingan Intensitas Cahaya dengan ADC 0804 .......................50

4.3 Pengujian Analisis data alat pengaturan otomatis

Intensitas Cahaya menggunakan PPI 8255 ..............................................52

4.4 Hubungan Intensitas cahaya yang diukur dengan tegangan dari

sensor cahaya..........................................................................................53

4.5 Alamat dari masing-masing jalur port......................................................55

4.6 Penentuan Keyword pada PPI 8255 .........................................................56

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Konversi Sinyal Analog menjadi Digital/ Biner.....................................19

2.2 Konversi Dasar ADC ............................................................................20

2.3 Rangkaian successive approximation pengkonversi A/D .......................21

2.4 Rangkaian Free Running ADC..............................................................22

2.5 Format Control Word............................................................................26

2.6 Rancangan Kartu PPI 8255....................................................................28

2.7 Triac .....................................................................................................29

2.8 Daerah Kerja Triac................................................................................30

2.9 Sinyal Ramp yang sinkron dengan fasa jala-jala PLN............................31

2.10 Prinsip Kerja Motor DC ........................................................................32

2.11 Karakteristik Motor DC Shunt...............................................................34

2.12 LDR......................................................................................................35

2.13 Diagram Konseptual..............................................................................37

3.1 Diagram Blok Rangkaian ......................................................................41

3.2 Flowchart diagram utama sistem...........................................................45

3.3 Rangkaian pengujian sensitivitas sensor cahaya ....................................45

4.1 Rangkaian uji sensitivitas sensor LDR...................................................49

4.2 Grafik Hubungan Intensitas Cahaya dengan Pembacaan ADC...............51

4.3 Screen menu pembuka program.............................................................59

4.4 Menu program simulasi pengaturan otomatis intensitas

cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255 ...........................................59

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran I Gambar PCB ................................................................... 65

Lampiran II Gambar Rangkaian Alat Keseluruhan .............................. 66

Lampiran III Gambar Alat pengaturan otomatis intensitas

cahaya ruang baca menggunakan sensor LDR dan

perangkat antarmuka PPI 8255......................................... 67

Lampiran IV List program Delphi ........................................................ 68

Lampiran V Kartu bimbingan skripsi ................................................... 71

Lampiran VI Data Sheet Komponen...................................................... 72

ABSTRACT

Rochman, Much. Fatchur. 2009, The Planning and Construction of Light

Intensity Automatic Controlling Instrument in Reading Room By Using LDR Censor and Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255. A Thesis. Physics Department, Faculty of Science and Technology. State Islamic University of Maulana Malik Ibrahim Malang. Advisors : (1) Imam Tazi, M.Si. (2) Ahmad Barizi, M.A.

Keywords: Authomatic, Light Intensity, Reading Room, Censor LDR, PPI 8255

Either weak or stong light intensity is influented to the accomodation of the eye contacted to the light. If the eye is oftenly accomodated, sooner and later it will become weak that the activity of the eye rod and cone is not optimal. Such condition will, then, cause the eye disorder, as myopia, hypermetropia and blindness. These is related to the degree of the light intensity fell in the eyes.When the value of light intensity is less or more than 150 flux, the eyes will easily get weak and sooner or later it will also cause the eye disorder. Thus, the thesis is aimed at constructing light intensity automatic controlling instrument in reading room by using PPI 8255.

The study of the light measuring is called as photometry. There are two items which have great influence in photometry, they are light intensity of the light source, I, and illumination of the surface, E. Light intensity (I) is the number of light current emitted from the light source in every unit of the room corner. In Al-Qur’an, Allah has depicted the concept of automatic controlling clearly. It can be seen in QS. Al-Anbiya’/21 verse 33, QS. Az-Zumar/39: 62, and. Ath-Thalaaq/65: 3, in which it is stated that Allah SWT has a power to control every single thing in the universe in a well, beautiful and harmonious order.

The research methodology used in the study is quantitative experimental method since the data obtained are in the form of numbers. The research is done on March up to May 2009. The calibration is done by comparing the output of the instrument and the data obtained by the luxmeter.

Based on the result of the planning, construction, testing and analysis of light intensity authomatic controlling instrument in reading room by using LDR censor and programmable peripheral interface (PPI) 8255 with Delphi 6.0 software, PPI 8255 will control light intensity in reading room so that the intensity can be read with the range 145-155 Flux. Thus, Peripheral of the system is PPI 8255 which is made by using Delphi 6.0 software since it can control and determine the steps that should be done by PPI 8255 throughout the system made in which the instrument accuracy is ± 99%.

ABSTRAK

Rochman, Much. Fatchur. 2009, Perancangan Dan Pembuatan Alat Pengaturan Otomatis Intensitas Cahaya Ruang Baca Menggunakan Sensor LDR (Light Dependent Resistor) Dengan Perangkat Antarmuka PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255. Skripsi. Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang. Pembimbing : (1) Imam Tazi, M.Si. (2) Ahmad Barizi, M.A.

Kata Kunci : Otomatis, Intensitas Cahaya,Ruang Baca,Sensor LDR, PPI 8255

Kuat maupun lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada akomodasi mata yang dikenai cahaya tersebut. Apabila mata sering berakomodasi, lama kelamaan mata akan lelah sehingga kinerja rod dan cone tidak maksimal. Hal inilah yang menyebabkan kelainan mata, seperti rabun jauh dan rabun dekat serta kebutaan, kesemua itu berhubungan dengan tingkat intensitas cahaya yang sampai ke mata. Pada ruang baca jika nilai intensitas cahayanya kurang atau lebih dari 150 luks maka mata akan cepat lelah dan lama kelamaan akan merusak kesehatan mata. Skripsi ini bertujuan untuk membuat pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255

Kajian mengenai pengukuran cahaya disebut dengan fotometri. Dua hal yang paling berpengaruh dalam fotometri adalah intensitas cahaya dari sumber cahaya, I, dan iluminasi, E, dari permukaan. Kuat cahaya atau intensitas cahaya (I) ialah jumlah arus cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya tiap satuan sudut ruang. Di dalam Al-Qur’an konsep pengaturan secara otomatis ini telah digambarkan dengan jelas oleh Allah dalam firmannya QS. Al-Anbiya’/21 ayat 33, QS. Az-Zumar/39 : 62, dan QS. Ath-Thalaaq/65 : 3, dimana Allah SWT berkuasa mengatur segala sesuatu di alam semesta ini dengan pengaturan yang sangat rapi, indah dan harmonis.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental kuantitatif, karena data yang diperoleh berupa angka-angka. penelitian ini dilakukan pada bulan Maret - Mei 2009. Pengkalibrasian dilakukan dengan cara membandingkan keluaran alat uji dengan data yang dihasilkan oleh luksmeter.

Dari hasil perancangan, pengujian dan analisis pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan sensor LDR dan perangkat antarmuka PPI 8255 dengan software Delphi 6.0 ini, nilai intensitas yang ada di ruang baca di kontrol dalam range 145-155 Luks. Peripheral dari sistem yaitu PPI 8255 yang menggunakan software Delphi 6.0 dapat mengatur dan menentukan langkah-langkah yang harus dilakukan PPI 8255 pada keseluruhan sistem yang dibuat dengan ketelitian alat sebesar ± 99%

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Al-Qur’an menjelaskan bahwa penyediaan dan pemanfaatan alam ini,

diperuntukkan sebesar-besarnya untuk kepentingan manusia. Oleh karena itu,

alam semesta ini bagi manusia merupakan obyek pemahaman dan sekaligus

sebagai sumber pelajaran bagi manusia yang mau menggunakan akal pikirannya.

āχÎ) ’ Îû È,ù=yz ÏN≡ uθ≈ yϑ¡¡9 $# ÇÚ ö‘ F$#uρ É#≈n=ÏF ÷z $#uρ È≅ øŠ ©9$# Í‘$ pκ]9 $#uρ ;M≈tƒUψ ’Í< 'ρT[ É=≈t6 ø9 F$#

Artinya: Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal (QS. Al- Imran/ 3:190).

Al-Qur’an juga menghimbau kepada manusia untuk memikirkan masa

depannya dan berusaha merubah nasibnya melalui kegiatan-kegiatan yang

dilakukan bertahap dan terus-menerus sesuai dengan ayat berikut:

3 āχ Î) ©! $# Ÿω çÉitó ãƒ $ tΒ BΘöθ s)Î/ 4®Lym (#ρçÉitóãƒ $tΒ öΝ ÍκÅ¦ àΡr' Î/...

Artinya: Sesungguhnya Allah tidak merubah Keadaan sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri (QS.ar-Ra’d/ 13:11).

Cahaya tampak merupakan energi yang berbentuk gelombang

elektromagnetik yang panjang gelombangnya 400 nano meter – 800 nano meter.

Cahaya diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Baik itu oleh manusia, hewan

ataupun tumbuhan semuanya memerlukan cahaya. Salah satu sifat cahaya yaitu

bergerak lurus ke semua arah. Hal ini terbukti dengan kita dapat melihat sebuah

lampu yang menyala dari segala penjuru dalam sebuah ruang gelap. Apabila

cahaya terhalang, maka terjadi bayangan yang disebabkan cahaya bergerak lurus

dan tidak dapat berbelok. Dalam kehidupan sehari-hari kita selalu memanfaatkan

cahaya, tanpa cahaya kita tidak akan bisa berbuat apa-apa. Terlebih lagi ketika

kita berada di dalam ruangan, peran cahaya sangat berpengaruh agar kita dapat

melihat.

Kuat maupun lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada akomodasi

mata yang dikenai cahaya tersebut. Bagian mata yang tanggap cahaya adalah

retina, ada dua fotoreseptor pada retina yaitu rod (batang) dan Cone (kerucut)

yang terletak beberapa lapis di belakang jaringan saraf. Tiap mata kurang lebih

mempunyai 6,5 juta Cone yang berfungsi untuk melihat pada siang hari (terang)

dan 120 juta rod yang dipergunakan pada waktu malam hari. Jika sensitivitas

retina cukup besar, seluruh objek akan merangsang rod secara maksimum

sehingga setiap benda bahkan yang gelap pun akan terlihat terang putih. Tetapi

apabila sensitivitas retina sangat lemah maka objek merangsang rod dengan tidak

maksimum sehingga kesulitan melihat benda pada waktu gelap. apabila mata

sering berakomodasi, lama kelamaan mata akan lelah sehingga kinerja rod dan

cone tidak maksimal. Hal inilah yang menyebabkan kelainan mata, seperti rabun

jauh dan rabun dekat serta kebutaan, kesemua itu berhubungan dengan tingkat

intensitas cahaya yang sampai ke mata. (J.F. Gabriel . 1996 : 156-158)

Indera penglihatan atau yang lebih kita kenal dengan mata membantu kita

melihat semua kejadian atau peristiwa, merekam suatu peristiwa dan dapat

menikmati semua keindahan yang terdapat di alam jagat raya ini. Dari beberapa

macam indera yang telah disebutkan diatas Indera penglihatan lebih penting dari

pada indera lainnya, akan hilang kenikmatan apabila mata tidak dapat difungsikan

atau mengalami kelainan.

Mata sebagai indera penglihatan yang dimiliki oleh manusia merupakan

suatu alat indera yang sangat penting terutama dalam proses interaksi dengan

manusia. Allah telah berfirman dalam Al-Qur'an surat Al-Mu'minun ayat 78

sebagai berikut:

uθ èδ uρ ü“Ï% ©!$# r't±Σr& â/ä3s9 yì ôϑ ¡¡9$# t≈|Á ö/ F$#uρ nοy‰ Ï↔øù F$#uρ 4 Wξ‹Î=s% $ ¨Β tβρãä3 ô± n@ ∩∠∇∪

Artinya : Dan Dialah yang telah menciptakan bagi kamu sekalian, pendengaran, penglihatan dan hati. Amat sedikitlah kamu bersyukur (QS. Al-Mu’minun/23 : 78)

Dari ayat tersebut di atas dapat kita pahami bahwa Allah telah menciptakan

kepada kita semua indera pendengaran dan indera penglihatan dan hati supaya kita

dapat menikmati segala keindahan yang telah Allah ciptakan, merenungkannya

supaya kita bersyukur atas segala sesuatu yang telah Allah berikan. Salah satu

wujud syukur kita adalah dengan menjaga kesehatan kita, termasuk kesehatan

mata agar kita dapat bersyukur atas segala kenikmatan yang telah diberikan.

Islam merupakan agama yang sangat memperhatikan kesehatan, baik itu

kesehatan masyarakat yang menjadi prioritas maupun kesehatan pribadi, terutama

dalam menjaga kesehatan yang berhubungan ciptaan Allah. Sebagai manusia

yang normal tentunya semua menginginkan dan memiliki mata yang sehat,

normal dan tanpa suatu kekurangan apapun. Karena dengan mata yang sempurna

yaitu tidak memiliki kelainan dalam proses penglihatan kita dapat menikmati

suatu keindahan dunia.

Dalam penelitian ini digunakan photometer atau luxmeter yang berfungsi

untuk mengukur intensitas cahaya. Luxmeter dapat mengukur kuat cahaya seperti

pada cahaya matahari yaitu sebesar 100.000 luks, lampu-lampu gedung bioskop

sebesar 50.000 luks dan pada ruang baca nilai intensitasnya 150 luks. Pada ruang

baca jika nilai intensitas cahayanya kurang atau lebih dari 150 luks maka mata

akan cepat lelah dan lama kelamaan akan merusak kesehatan mata.(J.F. Gabriel .

1996 : 173)

Penekanan pada faktor kemudahan operasional dan kepraktisan membuat

peralihan teknologi dari sistem analog ke sistem digital. Keadaan ini didasarkan

pada tuntutan manusia yang selalu ingin memenuhi kebutuhannya secara cepat,

praktis, dan efisien, bukan saja dalam memenuhi kebutuhan pokok sehari-hari

tetapi juga mencakup penggunaan teknologi tepat guna.

Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 adalah chip antar muka 24

bit (3 port) yang dapat diprogram sesuai keinginan penggunanya. PPI 8255

merupakan chip yang paling banyak digunakan untuk interfacing komputer yang

dihubungkan ke port ISA komputer. Komputer atau CPU yang mempunyai port

ISA ini dimiliki oleh CPU generasi lama antara lain Pentium I-III yang mudah

dicari di pasaran dengan harga yang murah. Berdasarkan sifat-sifat dan

keistimewaan yang dimiliki oleh PPI 8255 dan pengoptimalan penggunaan

komputer model lama tersebut, maka perancangan dan pembuatan alat pengaturan

otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan sensor cahaya LDR (Light

Dependent Resistor) dan perangkat antarmuka PPI (Programmable peripheral

interface) 8255 diangkat sebagai judul dalam penelitian ini.

B. Rumusan Masalah

Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwa PPI 8255 memiliki kelebihan

dalam mengontrol suatu sistem, maka untuk memahami prinsip kerja dari kontrol

ini dirumuskan beberapa permasalahan:

1. Bagaimana cara merancang dan membuat sistem kontrol otomatis intensitas

cahaya dalam ruang baca dengan menggunakan PPI 8255 sebagai peripheral

komputer?

2. Bagaimana merancang penggunaan sensor cahaya LDR di dalam sistem

kontrol yang menggunakan PPI 8255 sebagai peripheral komputer?

C. Tujuan

Adapun tujuan perencanaan dan pembuatan alat ini adalah:

1. Mengetahui cara merancang dan membuat sistem kontrol otomatis intensitas

cahaya dalam ruang baca dengan menggunakan PPI 8255 sebagai peripheral

komputer.

2. Memahami penggunaan sensor cahaya LDR di dalam sistem kontrol yang

menggunakan PPI 8255 sebagai peripheral komputer.

D. Batasan Masalah

Agar permasalahan dalam skripsi ini tidak berkembang, maka

permasalahan tersebut dibatasi pada:

1. Sebagai model digunakan miniatur dengan Lampu DC

2. Miniatur yang dipakai dindingnya berwarna putih.

3. Pembahasan dalam skripsi ini dibatasi pada sistem kontrol yang

diimplementasikan dengan menggunakan PPI 8255 sebagai pembaca antar

muka untuk unit kontrol utama.

4. Objek penelitian lebih ditekankan pada pengaturan intensitas cahaya di ruang

baca dengan parameter kaidah kesehatan mata.

5. Miniatur ruangan yang dipergunakan ini tertutup dan tidak ada sinar/ cahaya

yang datang dari luar ruangan.

E. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Miniatur pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan PPI

8255 dapat diaplikasikan pada kondisi nyata di ruang baca.

2. Perancangan dan pembuatan alat ini diharapkan dapat berfungsi sebagai alat

otomatis terprogram dan dapat dikembangkan untuk penelitian selanjutnya

sesuai dengan kebutuhan.

F. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika dari penyusunan laporan skripsi ini adalah:

BAB I Pendahuluan

Meliputi Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan, Batasan masalah,

Manfaat Penelitian , serta Sistematika Penulisan

BAB II Kajian Pustaka

Meliputi teori – teori penunjang yang memiliki relevansi sebagai dasar

perencanan dan pembuatan alat

BAB III Metode Penelitian

Meliputi berbagai hal yang berkenaan dengan perancangan dan

pembuatan perangkat keras maupun perangkat lunak.

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Meliputi hasil dan pembahasan dari hasil pembuatan alat

BAB V Penutup

Meliputi kesimpulan dan saran-saran dari penelitian ini.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Membaca Dalam Perspektif Al-Qur’an

Membaca dalam al-Qur’an identik dengan kata Iqro’ yang berarti bacalah,

telitilah, dalamilah, ketahuilah ciri-ciri sesuatu. Seperti bacalah alam, proses

terjadinya, tanda-tanda zaman, sejarah, maupun diri sendiri yang tertulis ataupun

tidak. Seperti dalam surat Al-‘Alaq /96 ayat pertama sebagai berikut:

ù& tø% $# ÉΟó™ $$Î/ y7 În/u‘ “ Ï% ©!$# t,n=y ∩⊇∪ Artinya: “Bacalah dengan (menyebut) nama Tuhanmu yang Menciptakan,”

Ayat diatas merupakan salah satu dari lima ayat yang diturunkan pertama kali

kepada rosulullah ketika berada di gua hiro’, dimana ayat tersebut mengandung

makna bahwa Allah SWT mengajar manusia dengan perantaraan tulis baca.

(DEPAG RI. 1998 : 579).

Dalam kajian bahasa menyatakan, “apabila suatu kata kerja yang

membutuhkan objek tetapi tidak disebutkan objeknya, maka objek yang dimaksud

bersifat mencakup segala sesuatu yang dapat dijangkau oleh kata tersebut. Dari

sini dapat ditarik kesimpulan bahwa karena kata Iqro’ digunakan dalam arti

membaca, menelaah, menyampaikan dan lain sebagainya, serta karena objeknya

yang bersifat umum, maka objek kata tersebut mencakup segala hal yang dapat

dijangkau, baik yang berupa bacaan suci yang bersumber dari Tuhan atau tidak,

baik itu menyangkut ayat-ayat dari Tuhan atau tidak, baik itu menyangkut ayat-

ayat yang tertulis ataupun tidak tertulis.

Alhasil perintah Iqra’ ini dapat di artikan ke dalam multi makna yang bisa

jadi tidak hanya sekedar mencakup telaah alam raya, lingkungan, masyarakat dan

diri sendiri, namun lebih dari itu, membaca atau Iqra’ harus diiringi penghayatan

yang kemudian di implikasikan dalam perbuatan yang menjunjung nilai-nilai

agama.(Ahmad Abtokhi. 2007 : 5-7)

Dengan adanya perintah membaca ini merupakan sesuatu yang sangat

berharga bagi manusia. “ Membaca” dalam aneka makna merupakan syarat utama

dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi sebagai penentu cikal

bakal peningkatan kualitas peradaban umat manusia karena membaca juga

merupakan jendela dunia.

B. Indera Penglihatan Dalam Perspektif Al-Qur’an

Indera penglihatan merupakan salah satu indera yang paling vital dalam

melakukan sesuatu proses interaksi, persepsi, dan interpretasi terhadap suatu

peristiwa atau kejadian yang kita alami dan kita hadapi. Dengan mata pula kita

dapat melihat semua kejadian, merekam suatu peristiwa dan dapat menikmati

semua keindahan yang tersedia di alam.

Penglihatan adalah salah satu fenomena yang disebut dalam Al-Qur’an.

Penglihatan dalam bahasa Arab disebut al-bashar tercatat ada 40 ayat lebih yang

menggunakan kata al-bashar dalam Al Qur’an, sebagaimana firman-Nya:

1. Surat Yunus /10 ayat 31

ö≅ è% tΒ Νä3è% ã—ötƒ zÏiΒ Ï!$ yϑ¡¡9 $# ÇÚ ö‘ F$#uρ Β r& à7 Î=ôϑ tƒ yì ôϑ¡¡9$# t≈ |Áö/ F$#uρ tΒ uρ ßlÌøƒ ä†

¢‘y⇔ø9 $# zÏΒ ÏM Íh‹yϑ ø9 $# ßlÌøƒ ä† uρ |MÍh‹yϑø9 $# š∅ ÏΒ Çc‘y⇔ø9 $# tΒuρ ãÎn/y‰ ãƒ z÷ö∆ F$# 4 tβθ ä9θà) uŠ |¡ sù ª! $# 4 ö≅à) sù Ÿξ sùr& tβθ à)−Gs? ∩⊂⊇∪

Artinya : Katakanlah: "Siapakah yang memberi rezki kepadamu dari langit dan bumi, atau siapakah yang Kuasa (menciptakan) pendengaran dan penglihatan, dan siapakah yang mengeluarkan yang hidup dari yang mati dan mengeluarkan yang mati dari yang hidup dan siapakah yang mengatur segala urusan?" Maka mereka akan menjawab: "Allah". Maka Katakanlah "Mengapa kamu tidak bertaqwa kepada-Nya)? 2. Surat Yunus /10 ayat 43

Νåκ÷] ÏΒ uρ Β ãÝàΖ tƒ šø‹s9 Î) 4 |MΡr' sùr& ” Ï‰ öκsE ‘ôϑ ãè ø9 $# öθ s9 uρ (#θ çΡ% x. Ÿω šχρçÅÇ ö7ãƒ ∩⊆⊂∪

Artinya : Dan di antara mereka ada orang yang melihat kepadamu, apakah dapat kamu memberi petunjuk kepada orang-orang yang buta, walaupun mereka tidak dapat memperhatikan.

Sebagian mufassirin memberi misal pada surat Yunus ayat 31 ini dengan

mengeluarkan anak ayam dari telur, dan telur dari ayam. Dan dapat juga diartikan

bahwa pergiliran kekuasaan diantara bangsa-bangsa dan timbul tenggelamnya

sesuatu umat adalah menurut hukum Allah. (DEPAG RI. 1998 : 579)

Surat Yunus ayat 31 ini menggunakan bentuk jamak Al-Abshar (ار)

secara harfiyah berarti penglihatan. Secara umum penglihatan disini di artikan

suatu objek penglihatan yang berbeda-beda sesuai perbedaan arah siapa yang

memandang atau melihat. Al-Abshar pada surat ini di artikan sebagai penglihatan

yang sebenarnya, yakni mata yang dapat melihat apa yang ada di sekitarnya dan

juga di sesuaikan dengan makna susunan kata-kata dari ayat tersebut. ( Shihab,

2002: 68-69 )

Pada Surat Yunus ayat 43 menggunakan subjek jamak ( ون- ) dan

secara harfiyah artinya mereka melihat. Ayat ini juga menggunakan kata ()

secara harfiyah artinya dia melihat. Secara harfiyah dua kata tersebut mempunyai

makna yang sama melihat. Secara umum yubshirun (ون) pada surat ini

diartikan sebagai mata hati, tidak melihat dengan mata tetapi melihat dengan hati,

yang mana disesuaikan dengan obyek yang terdapat pada susunan kata dari ayat

tersebut. Karena Al-Qur’an mempunyai susunan kata yang rapi dan indah, maka

dalam satu kata mempunyai makna yang bervariasi. ( Shihab, 2002: 82-84 )

C. Cahaya Dalam Perspektif Al-Qur’an

Matahari merupakan bintang dengan pengertian bahwa matahari dapat

menghasilkan atau memancarkan cahaya sendiri. Dalam Al-Qur’an telah

dijelaskan tentang benda-benda yang mengeluarkan cahaya sendiri (dalam Al-

Qur’an menngunakan kata (ء) dhiya’, seperti matahari). Sedangkan kata (ر)

nur (cahaya) dan beberapa turunannya menggambarkan makan cahaya yang di

timbulkan akibat pantulan benda yang terkena sinar, seperti bulan. Makna ini

dapat kita temukan dalam Al-Qur’an: ( Pasya, 2004: 101).

Dipermukaan matahari terdapat sumber energi yang dapat dibakar

(dinyalakan) sehingga energinya dapat dikirim sampai ke bumi. Energi matahari

dikirim ke bumi dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetis yang sampai

kebumi dalam bentuk panas. (Wadhana, 2004: 102)

Seperti dijelaskan dalam Al-Qur’an surat An-Naba’ ayat 13 :

$ uΖù=yè y_ uρ % [`#uÅ %[`$ ¨δuρ ∩⊇⊂∪

Artinya: “Dan Kami jadikan pelita yang amat terang (matahari).” (Q.S. An-Naba’/78 : 13 )

Berkaitan dengan ayat diatas bahwasanya sinar matahari menghasilkan

energi yang berupa ultraviolet 9%, cahaya 46%, dan inframerah 45%. Karena

itulah ayat suci diatas menamai matahari sebagai sirajan (pelita) karena

mengandung cahaya dan panas secara bersamaan. (Quraish Shihab, 2003: 10-11)

Beberapa ayat yang berhubungan dengan cahaya adalah sebagai berikut:

ŸŸ ŸŸ≅≅≅≅ yy yyèèèè yy yy____ uu uuρρρρ tt tt yy yyϑϑϑϑ ss ss)))) øø øø9999 $$ $$#### ££ ££ ÍÍ ÍÍκκκκ ÏÏ ÏÏùùùù #### YY YY‘‘‘‘θθθθ çç ççΡΡΡΡ ŸŸ ŸŸ≅≅≅≅ yy yyèèèè yy yy____ uu uuρρρρ §§§§ ôô ôôϑϑϑϑ ¤¤ ¤¤±±±±9999 $$ $$#### %%%% [[ [[`#### uu uu ÅÅ ÅÅ ∩∩∩∩⊇⊇⊇⊇∉∉∉∉∪∪∪∪

Artinya : Dan Allah menciptakan padanya bulan sebagai cahaya dan menjadikan matahari sebagai pelita?.(QS Nuh/ 71 : 16)

uθ èδ “ Ï% ©!$# Ÿ≅ yèy_ š[ôϑ ¤±9 $# [ !$ u‹ÅÊ tyϑ s)ø9 $#uρ #Y‘θ çΡ … çν u‘ £‰ s%uρ tΑÎ—$oΨ tΒ (#θ ßϑ n=÷è tF Ï9 yŠy‰ tã

tÏΖÅb¡9 $# z>$ |¡ Åsø9 $#uρ 4 $tΒ t, n=y ª!$# šÏ9≡sŒ āωÎ) Èd,ysø9 $$Î/ 4 ã≅ Å_Áxãƒ ÏM≈ tƒFψ $# 5Θöθ s) Ï9

tβθßϑ n=ôè tƒ ∩∈∪

Artinya : Dia-lah yang menjadikan matahari bersinar dan bulan bercahaya dan ditetapkan-Nya manzilah-manzilah (tempat-tempat) bagi perjalanan bulan itu, supaya kamu mengetahui bilangan tahun dan perhitungan (waktu). Allah tidak menciptakan yang demikian itu melainkan dengan hak Dia menjelaskan tanda-tanda (kebesaran-Nya) kepada orang-orang yang Mengetahui.(QS Yunus/ 10 : 5)

Sebab-sebab diturunkannya ayat-ayat diatas membicarakan tentang cerita

pada zaman Nabi Nuh dan Nabi Yunus yang berkenaan dengan perintah

memperhatikan kejadian alam semesta dan kejadian manusia yang merupakan

manifestasi kebesaran Allah dan juga menjelaskan tentang perhitungan tahun dan

waktu dengan perjalanan matahari dan bulan serta hukum mendustakan ayat-ayat-

Nya.( DEPAG RI. 1998 : 166 dan 456)

Kedua ayat diatas memberikan definisi yang tepat untuk kata dhiya’

(sinar) dan Nur (cahaya) yang dalam bahasa Arab kedua kata tersebut digunakan

untuk menunjuk sesuatu yang memancar dari benda yang terang dan membantu

manusia untuk dapat melihat benda-benda yang dilalui pancaran itu. Dalam Al-

Qur’an kita temukan contoh benda-benda atau gejala-gejala lain yang

memancarkan sinar seperti barq (kilat), nar (api) atau zait (minyak). (Pasya, 2004:

102)

Beberapa ayat-ayat yang menyebutkan tentang cahaya yaitu QS. Al-

Baqoroh /2 : 17, QS. An-Nur /24 : 35, QS. Al-Furqon /25 :61. Dari ayat-ayat

tersebut telah dibeda-bedakan benda-benda langit yang termasuk kategori dhiya’

dan nur antara lain bintang (termasuk dhiya’) dan planet (nur). Dalam arti fisis

maupun kiasan, cahaya mempunyai peranan penting bagi manusia. Dalam arti

fisis, cahaya adalah bagian dari gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan

gelombang radio, infra merah, ultraviolet, sinar –X, dan sinar gamma. Dalam

makna kiasan, cahaya adalah petunjuk Allah atau bahkan dikiaskan sebagai

proyeksi dari Allah. (Pasya, 2004: 103)

Cahaya mempunyai peranan penting dalam kehidupan manusia terutama

penglihatan. Sumber cahaya dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu sumber

cahaya alam dan sumber cahaya buatan. Sumber cahaya alam seperti matahari dan

bulan sesuai penjelasan dalam Al Qur’an diatas, sedangkan sumber cahaya buatan

seperti lampu listrik dan nyala lilin yang dapat dikendalikan karena dapat

dinyalakan atau dimatikan sesuai dengan kemauan kita.

D. Pengaturan Dalam Perspektif Al-Qur’an

Membahas masalah peraturan, yang paling Maha Pengatur adalah Allah

karena Allah berhak atas semua apa yang ada di langit ataupun di bumi

Hal ini telah dijelaskan dalam al-Qur’an:

ª! $# ß, Î=≈yz Èe≅à2 & óx« ( uθèδ uρ 4’ n?tã Èe≅ ä. &ó x« ×≅‹Ï. uρ ∩∉⊄∪

Artinya: “Allah menciptakan segala sesuatu dan Dia memelihara segala sesuatu.” (QS. Az-Zumar/39 : 62).

Ayat diatas menjelaskan betapa sang Maha pencipta Allah SWT telah

mengatur isi jagat raya, sehingga di dalamnya berlaku hukum-hukum alam dan

keteraturan. Menjadikan sesuatu memiliki kadar serta sistem tertentu dan teliti

baik itu yang berkaitan dengan materi. maupun waktu seperti pagi, siang, sore

dan malam semuanya itu telah diatur oleh ketentuan Allah SWT. Maksudnya

Dialah yang menerapkan seluruh ketetapan dan hukumnya yang diberlakukan

terhadap semua makhluk-Nya sesuai kehendak dan keinginanNya. Allah SWT

berfirman: (Shihab, 2003: 258-260)

4 ô‰ s% Ÿ≅yè y_ ª!$# Èe≅ ä3Ï9 &óx« #Y‘ ô‰ s% ∩⊂∪ Artinya: “……Sesungguhnya Allah telah Mengadakan ketentuan bagi

tiap-tiap sesuatu.” (QS. Ath-Thalaaq/65 : 3)

uθ èδ uρ “Ï% ©!$# t, n=y Ÿ≅ ø‹©9 $# u‘$ pκ]9 $#uρ §ôϑ ¤±9$# uρ tyϑ s) ø9 $#uρ ( @≅ä. ’ Îû ;7n= sù tβθ ßst7 ó¡ o„ ∩⊂⊂∪

Artinya: “Dan Dialah yang telah menciptakan malam dan siang, matahari dan bulan. masing-masing dari keduanya itu beredar di dalam garis edarnya.” (QS. Al-Anbiya’/21 : 33)

Ayat ini menjelaskan kepada kita semua bagaimana konsep pengaturan

alam semesta ini diatur dengan tatanan yang sangat rapi, hal ini menunjukkan

keseimbangan kontrol yang dibuat oleh Allah SWT untuk kemaslahatan demi

kelangsungan hidup makhluk-Nya. (Abdullah bin Muhammad, 2007: 448-449)

Di dalam Al-Qur’an Allah juga menjelaskan sebagaimana firman-Nya:

( s9uρ y‰ Åg rB ÏMΨ Ý¡ Ï9 «! $# ¸ξƒÈθ øtrB ∩⊆⊂∪

Artinya: “…Dan sekali-kali tidak (pula) akan menemui penyimpangan bagi sunnah Allah itu.” (QS. Al-Fathir/35 : 43 )

Yakni siapapun dari makhluk ini, tidak akan mampu mengalihkan hukum

Allah dari arah yang telah ditentukan. Kata () sunnah antara lain berarti

kebiasaan. Sunnatullah atau sunnah Allah adalah kebiasaan-kebiasaan yang

diberlakukanNya terhadap apa, siapa dan kapanpun. (Shihab, 2003: 494-495 )

E. Intensitas Cahaya

Cahaya adalah energi pancaran yang dirambatkan dalam sejumlah

gelombang tranversal dengan kecepatan 2,99776 x 108 m/second atau 3 x 108

m/second. Cahaya dihasilkan bersama dengan terbentuknya radiasi saat partikel

dipanaskan, seperti matahari yang menjadi sumber cahaya alami kita. Cahaya

dapat dihasilkan melalui cara yang lain, seperti penghancuran molekul elektron

dalam gas seperti neon atau partikel kimia yang lain. Sumber cahaya buatan

adalah lampu fluoresen.

Lampu fluoresen (seperti bola lampu) menghasilkan cahaya melalui

pemanasan partikel (filamen) dan hasil dari suatu radiasi sehingga cahaya menjadi

lebih terang. Benda yang menghasilkan cahaya disebut dengan lumen (benda yang

bercahaya). Sebaliknya, benda seperti bulan yang tidak menghasilkan cahaya

sendiri, akan tetapi hanya merefleksikan cahaya dari sumber lain disebut dengan

illuminasi (benda yang tidak bercahaya). Saat cahaya mencapai permukaan objek,

beberapa cahaya lain direfleksikan, beberapa yang lain ditransmisi, dan yang

lainnya diserap.

“The study of the measurement of light is called Photometry. Two important measurable quantities in photometry are the luminous intensity, I, of a light source, and the illumination, E, of a surface.” (Ewen 2005: 549)

“Kajian mengenai pengukuran cahaya disebut dengan fotometri. Dua hal

yang paling berpengaruh dalam fotometri adalah intensitas cahaya dari sumber cahaya, I, dan iluminasi, E, dari permukaan.”

Kuat cahaya atau intensitas cahaya (I) ialah jumlah arus cahaya yang

dipancarkan dari sumber cahaya tiap satuan sudut ruang. Satuan kuat cahaya

adalah lilin. Sumber (dengan komposisi warna apa saja) dikatakan memiliki

intensitas cahaya I sebesar 1 kandela (1cd) jika tampak sama terang seperti

sumber baku tertentu. Kebanyakan sumber cahaya, menampakkan intensitas yang

berbeda-beda bila dipandang dari berbagai arah, hingga nilai I suatu sumber dapat

bergantung pada sudut pandang. Satuan yang dulu terpakai untuk I ialah satuan

‘lilin’ atau ‘daya lilin’.

1 lilin = 1 daya lilin = 0,981 cd.

Dari persamaan di atas dipahami bahwa satu lilin Internasional

(Candela/Cd) ialah kuat cahaya yang memberikan cahaya sebanyak 1/20 kali

banyaknya cahaya yang dipancarkan oleh 1 cm2 platina pada titik lebur.(J.F.

Gabriel. 1996 : 170)

Sumber titik isotropik memancarkan cahaya sama besar ke semua jurusan.

Jumlah cahaya yang terlihat dan dipancarkan oleh suatu sumber dinyatakan oleh

fluks pancaran cahaya total F dari sumber (total luminous flux). Menurut definisi,

fluks pancaran cahaya total yang berasal dari sumber titik isotropik yang memiliki

intensitas pancaran cahaya I (luminous intensity ) adalah :

Fluks pancaran cahaya total IF .4π= , satuan fluks adalah lumen(lm)

Jika sumber tidak bersifat isotropik, harus dipakai pengertian nilai rata-rata sferis

intensitas cahaya_

I , menurut hubungan berikut:

Fluks pancaran cahaya total _

4 Iπ= ,

Dengan kata lain I seolah-olah adalah intensitas cahaya sumber isotropik

yang memancarkan fluks total yang sama besar dengan fluks total sumber

sebenarnya. _

I merupakan nilai intensitas cahaya sumber sebenarnya di rata-

ratakan terhadap semua arah pandang.

Fluks F∆ yang meninggalkan sumber titik I melalui sudut ruang

ω∆ steradian dinyatakan oleh ω∆=∆ .IF . Berhubung sudut ruang yang dicakup

oleh satu bola penuh adalah π4 steradian, maka ini menghasilkan IF .4π=

sebagai fluks total yang keluar dan berasal dari sumber titik isotropik. Berhubung

I adalah dalam candela dan ω∆ dalam steradian, maka: 1 lm = (1 cd)(1 sr) atau

1 cd = 1 lm/sr. ( Frederick J. Bueche, Hal: 282)

1. Iluminasi atau intensitas penerangan (E)

Suatu permukaan menyatakan banyaknya cahaya yang tiba pada satu luas

permukaan. Jika fluks sebesar F∆ tiba pada permukaan A∆ , maka intensitas

penerangan (iluminasi) di tempat itu adalah:

A

FE

∆∆=

Kalau permukaan A diterangi fluks F secara merata, intensitas penerangan

AFE /= . Satuan E ialah lm/m2 atau luks(lx), atau lm/ft2 (disebut ’foot-candle’; 1

lm/ft2 = 1 ft candle= 10,76 lx ).

Kekuatan penerangan sebesar-besarnya suatu permukaan akan terjadi

apabila fluks cahaya jatuh secara tegak lurus permukaan, karena dalam keadaan

demikian fluks maksimum tiba pada permukaan. Jika permukaan tidak tegak lurus

fluks, tetapi normal permukaan membentuk sudut θ dengan arah fluks, maka

tidak semua fluks akan menerangi permukaan itu melainkan :

Secara singkat, terangnya sumber cahaya yang kelihatan dinyatakan oleh

intensitas pancaran cahaya I. Suatu berkas cahaya dari sumber itu, jumlahnya

dinyatakan oleh fluks F. Suatu berkas cahaya yang jatuh pada sebuah bidang akan

meneranginya, dimana fluks yang jatuh pada satuan luas dari suatu bidang disebut

iluminasi E dimana AFE /= . ( Frederick J. Bueche, Hal: 283)

2. Iluminasi Oleh Sumber Titik Isotropik

Besar kuat cahaya tiap cm2 dari luas permukaan sumber cahaya yang

dilihat disebut dengan iluminasi oleh sumber titik isotropik (kalau sumber cahaya

berupa bola maka luas permukaan yang dilihat berupa luas lingkaran).

θcosmaksEE =

Fluks cahaya yang keluar dari sumber titik isotropik tidak tergantung pada

arah pandang, dan menembus permukaan bola yang berpusat pada sumber titik itu

secara tegak lurus. Intensitas penerangan pada setiap titik permukaan bola itu

ialah:

Maka intensitas penerangan oleh sumber titik isotropik adalah berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak. Apabila ada dua bola lampu yang berpijar mempunyai kuat

cahaya yang sama tetapi lampu yang kecil kelihatan lebih terang daripada lampu

yang besar. dalam hal ini dikatakan terang cahaya (e) lampu yang kecil lebih

terang daripada lampu yang besar. (J.F. Gabriel. 1996 : 171)

F. ADC (Analog to Digital Converter)

Rangkaian atau chip ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog

menjadi sinyal digital. Umumnya kita menggunakan chip ADC 8 bit untuk

mengubah rentang sinyal analog 0-5 V menjadi level digital 0-255 untuk ADC 8

bit, meskipun saat ini sudah banyak ADC yang mampu memproses data 12 bit.

Gambar 2.1 Konversi sinyal analog menjadi digital/ biner

Faktor-faktor spesifikasi ADC:

ADC

Vdd

Analog Sinyal Input

Binary Output

224

4

r

I

r

I

A

FE ===

ππ

1. Resolusi

2. Linearitas

3. Akurasi

4. Non linearitas

5. Kontrol

Analog to Digital Converter (ADC) berfungsi untuk mengubah tegangan

analog pada input menjadi tegangan digital pada outputnya. Sehingga data

tersebut dapat dibaca oleh peralatan interface dan dapat diproses oleh

mikroprosesor.

Secara umum ADC dapat dibedakan menjadi 2 golongan, yaitu:

a. ADC dengan golongan open -loop (tanpa feedback)

misalnya: tipe flash ADC, slope converter, dual converter

b. ADC dengan golongan close-loop (dengan feedback)

misalnya: single counter ADC, tracking ADC dan successive

ADC mengambil input sinyal kontinyu yang tidak diketahui (Vin) dan

mengkonversinya ke dalam bilangan biner n-bit. Bilangan n-bit adalah fraksi

biner yang menunjukkan rasio antara sinyal input (Vin) dan pengkonversi

tegangan penuh.

Gambar 2.2 Konversi dasar ADC

Tegangan Vin dihubungkan pada suatu input dari sinyal analog

pembanding dan tegangan referensi analog (Vr) dihubungkan pada input yang lain

Vi

Vr Vo

dari komparator. Jika Vin > Vr tegangan output akan berada pada +Vo level yang

berarti logika “1”,jika Vin < Vr tegangan output akan low yang berarti logika “0”.

Metode konversi sinyal analog menjadi digital yang digunakan adalah

Succesive Approximation ADC. Rangkaian ini menggunakan counter yang

dikenal sebagai successive-approximation register, yaitu melalui pendekatan

berturut-turut untuk mencari nilai yang paling tepat. Disamping menghitung naik

deretan data biner, register ini menghitung dengan mencoba seluruh nilai bit

dimulai dari MSB dan diakhiri dengan LSB. Selama proses penghitungan, register

akan memonitor output komparator untuk melihat jika hitungan biner kurang atau

lebih besar dari input sinyal analog.

Komponen dasarnya adalah pengkonversi A/D, pembanding atau

komparator, successive approximation register (SAR), sebuah clock dan kontrol

dan status logic (Widodo,D dan Sigit F. 2005: 120-121).

Rangkaian successive-approximation register (SAR) seperti berikut:

Gambar 2.3 Rangkaian successive approximation pengkonversi A/D

Clock

Control and status logic

Succesive approximation register (SAR)

DAC

Digital Output

Vo Vin

Vfs

Pada permulaan konversi, SAR dibersihkan ke “0” dan bit paling berarti

diset ke “1”. Hasil ini adalah harga Vo yang merupakan setengah dari skala

penuh. Output dari komparator kemudian di tes untuk melihat apakah Vin >Vo

atau Vin < Vo. Jika Vin > Vo bit yang paling berarti berubah menjadi “on” atau

berubah “off”.

Pada step berikutnya, bit yang paling berarti atau penting dari SAR

berubah menjadi “on”. Pada tingkat ini, Vo akan menjadi 3¼ atau 1¼ atau skala

penuh, tergantung pada apakah Vin > Vo atau Vin < Vo, masing-masing pada

langkah pertama. Kemudian komparator di tes apakah Vin > Vo yang baru, bit

yang paling berarti berikutnya “on” atau “off”.

Proses diulang untuk masing-masing bit SAR. Ketika proses dibawah

keluar untuk masing-masing bit , SAR berisi nomor biner D yang proporsi dengan

Vin dan garis EOC menunjukkan bahwa perbandingan telah selesai dan output

digital siap untuk transmisi. Keuntungan dari metode successive approximation

adalah kecepatan terbaik hanya pada pulsa clock n yang menghasilkan resolusi n

bit dari sinyal analog. Pada skripsi ini dipergunakan ADC 0804, yang mode tipe

kerjanya free running. Rangkaian free running ADC 0804 ditunjukkan pada

Gambar 4.

Gambar 2.4 Rangkaian Free running ADC

Untuk membuat mode kerja ADC 0804 menjadi free running, maka harus

diketahui bagaimana urutan pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan

nilai pada -INTR. Urutan pemberian nilai pada -RD , -WR perubahan nilai pada -

INTR ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 2.1. Pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada –INTR

Langkah INTR WR RD 1 0 0 0 2 1 1 0

Mode kerja free running ADC diperoleh jika -RD dan -CS dihubungkan

ke ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap

memberikan data. Pin -WR dan -INTR dijadikan satu karena perubahan logika -

INTR sama dengan perubahan logika pada -WR, sehingga pemberian logika pada

-WR dilakukan secara otomatis oleh keluaran -INTR.

Nilai tegangan masukan (Vx) dari sebuah ADC secara umum dapat

dirumuskan sebagai berikut:

Vx=Vref (b1. 2-1 + b2.2

-2 + …+ bn.2-n)

dimana: Vx = tegangan masukan

Vref = tegangan referensi

Sedangkan resolusi dari sebuah ADC secara umum dapat dirumuskan sebagai

berikut:

−=∆ − 12 n

VrefV

dimana:

∆V = Resolusi

Vref = Tegangan referensi (Tegangan skala penuh)

N = Jumlah bit keluaran biner IC ADC

(http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=56)

G. Programable Peripheral Interface ( PPI ) 8255

IC PPI 8255 merupakan peripheral interface yang dapat diprogram

fungsinya. PPI ini memiliki tiga port yaitu Port A, Port B, dan Port C. Masing-

masing port terdiri dari 8 pin yang dapat berfungsi sebagai input atau output.

Keseluruhan pin tersebut (24 pin) dibagi dalam dua group yaitu :

1. Group A

Terdiri dari port A (PA0-PA7) dan port C upper (PC4-PC7)

2. Group B

Terdiri dari port B (PB0-PB&) dan port C lower (PC0)-PC3)

PPI 8255 ini dapat dioperasikan dalam tiga mode operasi yaitu :

1. Mode 0 (basic input/output)

2. Mode 1 (Strobed Input/output)

3. Mode 2 (Bi-directional Bus)

1. Mode operasi PPI 8255

Seperti yang telah dijelaskan diatas, PPI 8255 dapat dioperasikan

dalam tiga mode yaitu:

a. Mode 0 (Basic I/O)

Digunakan tanpa interrupt, sedangkan port A, port B dan port C

digunakan sebagai data register.

b. Mode 1 ( Strobed I/O)

Digunakan dengan interrupt, dimana port A dan port B digunakan sebagai

data register, sedangkan port C digunakan sebagai sinyal kontrol.

c. Mode 2 ( Bi-directional Bus)

Digunakan dengan interrupt, dimana port A dapat dioperasikan sebagai I/O,

port B sebagai data register dan port C sebagai sinyal kontrol.

Tabel 2.2 Inisialisasi PPI A1 A0 RD WR CS Operasi Output (write)

1 1 1 0 0 Data Bus control

Sedangkan operasi dasar PPI ditunjukkan pada tabel dibawah:

Tabel 2.3 Operasi dasar PPI 8255 A1 A0 RD WR CS Operasi input (read)

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

Port A - Data Bus

Port B - Data Bus

Port B – Data Bus

Operasi output (write)

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

Data Bus – Port A

Data Bus – Port B

Data Bus – Port C

Data Bus – control

Operasi Input (read)

Fungsi disable

X X X X 1 Data Bus

1 1 0 1 0 Kondisi illegal

X X 1 1 0 Data bus

Control word yang diberikan cukup sekali yaitu pada saat awal PPI

diaktifkan. Sedangkan untuk format Control Word nya adalah sebagai berikut :

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Gambar 2.5 Format control word

(Supriadi. 2005 : 28 - 36)

Group B Port C (lower)

1=input 0=output Port B 1=input 0=output

Mode selection 1=mode 1 0=mode 0

Group A Port C (upper)

1=input 0=output Port A 1=input 0=output

Mode Selection 1x = mode 2 01 = mode 1 00 = mode 0

Bit Set/Reset Flag 0= active

2. Hubungan PPI 8255 dengan CPU

Di dalam sebuah penelitian yang dilakukan oleh Imam Tazi terkait

dengan dengan Digitalisasi Neraca Analog Sederhana Dengan Pemanfaatan PPI

8255, dipergunakan CPU Intel Pentium I sebagai otak dan PPI 8255 sebagai

pengontrolnya. PPI 8255 dapat terhubung dengan mikroprosessor (komputer)

dengan cara mengalamatkan PPI 8255 tersebut ke alamat dalam mikroprosessor

yang masih kosong. Dalam mikroprosessor (komputer) misalnya komputer yang

menggunakan mikroprosessor intel, disediakan 1024 alamat port untuk I/O

(piranti luar), yang terbagi menjadi 2 bagian, yaitu 256 alamat port (0000H

sampai 00ffH) untuk sistem board dan 768 alamat (0100H sampai 03ffH) untuk

slot kartu. Dari 768 alamat untuk slot kartu tersebut, disediakan alamat 0300H

sampai 031fH untuk slot kartu pengembangan (prototype card) seperti yang

dibutuhkan PPI ini. Pengalamatan kartu ekspansi memang tidak boleh

sembarangan, untuk menghindari tumpang tindihnya alamat tersebut dengan

piranti lainnya.

Seperti yang telah dikemukakan didapat, PPI 8255 memiliki empat buah

port, yaitu tiga buah port I/O Port A (PA0 ... PA7), Port B (PB0 ... PB7), Port C

(PC0 ... PC7), dan sebuah register kontrol. Oleh karena itu sebuah kartu ekspansi

PPI 8255 hanya membutuhkan 4 buah alamat dari ke 32 alamat kosong yang telah

disediakan (0300H sampai 031fH). Daerah kerja PPI dapat dipilih pada alamat :

300H sampai 303H, 304 sampai 307H, ... , 31cH sampai 31fH.

Bila alamat 300H sampai 303H yang dipilih, maka port A akan memiliki

alamat 300H, port B beralamat 301H, dan port C pada 302H dan register kontrol

pada alamat 303H.

Gambar 2.6 Rancangan kartu PPI 8255

Pada rancangan kartu PPI diatas, digunakan sebuah saklar 8-bit yang

kombinasinya dapat di set sedemikian rupa untuk menjaga agar daerah kerja kartu

berada pada alamat 300H sampai 31fH. Kedelapan saklar tersebut dihubungkan

dengan A2 sampai A9 pada slot ekspansi. Pada rangkaian ini, digunakan pula

sebuah komparator 74LS688, yang akan selalu membandingkan alamat dari CPU

dengan alamat daerah kerja kartu PPI. Bila hasil perbandingan oleh komparator

sama, berarti akan dikirimkan sebuah sinyal yang mengaktifkan CS (berarti

mengaktifkan PPI 8255). (Imam Tazi. 2007)

H. Dimmer

Rangkaian dimmer merupakan rangkaian yang sudah umum digunakan

antara lain untuk mengatur terang-redup lampu bolam. Pada penjelasan berikut ini

akan dijabarkan mengenai cara kerja rangkaian dimmer. Rangkaian dimmer ini

mampu mengatur beban pada tegangan 220VAC dengan daya sampai 900W tiap

kanal dengan beban yang mulai dari lampu bolam sampai ke beban induktif

seperti motor AC.

1. Triac

Inti dari rangkaian ini adalah penggunaan Triac K6243. Triac tipe ini

mempunyai 4 kanal keluaran sehingga dapat mengatur 4 beban sekaligus. Triac

tipe ini jarang dijumpai di pasar komponen di Surabaya. Komponen alternatifnya

dapat digunakan Triac tipe 2N6346. Untuk tipe triac ini mampu melewatkan arus

12A dengan karekateristik tegangan block-nya sampai 800VAC tetapi hanya

mempunyai satu kanal saja. Jadi jika diperlukan 4 kanal maka dibutuhkan 4 buah

triac tipe 2N6346. Triac merupakan komponen 3 elektroda: MT1, MT2, dan gate.

Triac biasanya digunakan pada rangkaian pengendali, penyakelaran, dan rangkian

pemicu/trigger. Oleh karena aplikasi triac yang demikian luas maka komponen

triac biasanya mempunyai dimensi yang besar dan mampu diaplikasikan pada

tegangan 100V sampai 800V dengan arus beban dari 0.5A sampai 40A.

Gambar 2.7 Triac

Jika terminal MT1 dan MT2 diberi tegangan jala-jala PLN dan gate dalam

kondisi mengambang maka tidak ada arus yang dilewatkan oleh triac (kondisi

ideal) sampai pada tegangan ‘break over’ triac tercapai. Kondisi ini dinamakan

kondisi off triac. Apabila gate diberi arus positif atau negatif maka tegangan

‘break over’ ini akan turun. Semakin besar nilai arus yang masuk ke gate maka

semakin rendah pula tegangan ‘break over’nya. Kondisi ini dinamakan sebagai

kondisi on triac. Apabila triac sudah ‘on’ maka triac akan dalam kondisi on

selama tegangan pada MT1 dan MT2 di atas nol volt. Apabila tegangan pada MT1

dan MT2 sudah mencapai nol volt maka kondisi kerja triac akan berubah dari on

ke off. Apabila triac sudah menjadi off kembali, triac akan selamanya off sampai

ada arus trigger ke gate dan tegangan MT1 dan MT2 melebihi tegangan ‘break

over’nya.

Gambar 2.8 Daerah Kerja Triac

2. Prinsip Kerja Dimmer

Rangkaian Dimmer disajikan dalam 4 bagian utama. Bagian Ramp

Generator, Bagian Pulse Control, Bagian Power Supply Triac, dan Bagian Triac.

Bagian Ramp Generator berfungsi untuk menghasilkan pulsa-pulsa gigi gergaji

(sinyal ramp) dengan frekuensi 120Hz dan sinkron dengan fasa tegangan jala-jala

PLN.

Gambar 2.9 Sinyal Ramp yang Sinkron Dengan Fasa Jala-Jala PLN

Sinkronisasi mutlak diperlukan karena untuk memicu/men-trigger triac harus pada

saat triac dalam kondisi off dan tegangan PLN mulai tidak sama dengan nol VAC.

Pada Bagian Ramp Generator ini diperlukan rangkaian zero crossing detector

yang mendeteksi keadaan tegangan PLN = nol volt. Pada keadaan ini dihasilkan

pulsa ramp yang akan turun secara linier selama 10ms. (http://elektronika-

elektronika.blogspot.com/2007/06/dimmer-4-kanal.html)

I. Motor DC

Motor DC terdapat dalam berbagai ukuran dan kekuatan, masing- masing

didesain untuk keperluan yang berbeda-beda namun secara umum memiliki fungsi

dasar yang sama yaitu mengubah energi elektrik menjadi energi mekanik. Pada

sebuah motor DC sederhana terdapat sebuah magnet permanen yang berfungsi

sebagai sumber medan magnet. Sebuah kumparan yang dipasangkan pada sebuah

poros akan berputar diantara kutub-kutub magnet.

Gambar 2.10 Prinsip kerja motor DC

(www.hyperphysics\phyftp.nankai.edu.cn\songz\index\hyper\hbase\hframe.html)

Ujung-ujung kumparan disambungkan ke sebuah komutator, yang terdiri

dari sepasang lempengan logam berbentuk setengah cincin. Terdapat dua buah

sikat lentur yang membentuk kontak-kontak listrik dengan kedua lempengan

setengah cincin. Ketika tegangan DC diberikan ke terminal-terminal rangkaian

motor, arus mengalir melewati sikat bagian atas ke komutator, melewati

kumparan menuju ke lempeng setengah cincin komutator lainnya dan akhirnya

kembali ke sikat bagian bawah. Arus mengalir menjauhi komutator pada bagian

atas kumparan. Medan magnet dan arus memiliki arah sebagaimana terlihat pada

gambar 2.10 diatas. Merujuk ke aturan Tangan-Kiri Fleming, bagian atas

kumparan akan terdorong oleh gaya yang kemudian menggerakkannya ke arah

kanan. Menerapkan aturan yang sama terhadap bagian bawah kumparan, dimana

arus mengalir menuju komutator, bagian bawah kumparan terdorong kea rah kiri.

Kedua gaya ini mengakibatkan kumparan berputar pada arah yang sama dengan

jarum jam.

Kumparan terus berputar hingga celah-celah yang ada di antara kedua

lempeng setengah cincin komutator berada pada posisi yang tepat berhimpitan

dengan sikat-sikat, Untuk sekejap arus akan berhenti mengalir. Gaya inersia akan

menyebabkan kumparan terus berputar hingga sikat-sikat bersentuhan kembali

dengan kedua lempeng setengah cincin. Akan tetapi, bagian kumparan yang kini

berada di bawah masih membawa arus yang mengalir menuju komutator. Dengan

demikian, kumparan akan terus berputar searah jarum jam.(Owen Bishop. 2004 :

47)

Motor mengubah energi listrik menjadi usaha energi mekanis, sehingga

motor tersebut memerlukan masukan energi listrik. Jika beda potensial antara

kedua terminal adalah abV dan kuat arus adalah I, maka masukan dayanya adalah

IVP ab.= . Bahkan jika kumparan motor tersebut memiliki daya tahan yang kecil,

pasti masih ada beda potensial antara kedua terminal jika P tidak sama dengan

Nol. Beda potensial tersebut dihasilkan dari gaya magnetis yang terdapat pada

arus dari konduktor rotor saat berputar melalui medan magnet. Gaya elektromotif

gabungan ini ε disebut dengan elektromotif induksi; atau elektromotif akhir

karena gaya tersebut berlawanan dengan arus.

Pada rangkaian motor, rotor terhubung ke rangkaian elektromagnet yang

menghasilkan medan magnet. Pada motor terbalik, rotor tersebut terhubung secara

paralel. Pada rangkaian motor dengan daya tahan internal r, nilai abV lebih besar

dari ε , dan beda potensial adalah beda potensial dari I r, yang bisa diperoleh

melalui rumus berikut ini:

IrVab += ε

Karena gaya magnetis hampir sama dengan kecepatan, nilai ε tidak konstan, akan

tetapi nilai ε sama dengan kecepatan putaran rotor.

Motor DC yang digunakan dalam perencanaan ini adalah Motor DC shunt

tipe servo yang menggunakan permanen magnet. Alasan pemilihan motor DC tipe

ini adalah kemudahan dalam pengontrolan dengan menggunakan pengaturan

tegangan DC. Medan stator motor jenis ini dihasilkan oleh magnet permanen

bukan elektromagnet. PM motor mempunyai kurva kecepatan torsi yang linier

dalam jangka yang lebar.

Gambar 2.11 Karakteristik motor DC Shunt

Penggunaan magnet permanen tidak membutuhkan daya listrik untuk

menghasilkan medan stator, sehingga daya dan pendinginan yang diperlukan lebih

rendah dibandingkan motor yang menggunakan elektromagnet. Perubahan

kecepatan motor dapat dengan mudah diatur dengan cara merubah-rubah besarnya

tegangan DC yang diberikan pada motor.

Motor DC servo memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

a. Bentuknya kompak, ringan dan berdaya kerja tinggi

b. Dapat bekerja pada daerah atau tempat yang kurang baik

c. Kecepatan maksimum yang sangat tinggi

d. Biaya perawatan mudah

Motor DC servo ini mempunyai fasilitas optical encoder yang menjadi

satu dengan bodymotor dan ikut berputar pada saat motor berputar. Encoder ini

berfungsi sebagai feedback untuk pengontrolan close loop.

(www.energyefficiencyasia.org)

J. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang

nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. LDR dibuat

dari Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui

bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang

elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya). Saat cahaya

menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan

elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak elektron

yang terlepas dari ikatan.

Gambar 2.12 LDR

Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya.

(http://www.nanangdesign.inc.md/download/LDR_Light_Sensor.pdf).

Dalam aplikasi, dianjurkan untuk mengukur nilai Rmax dan Rmin dari LDR.

Pengukuran Rmax dilakukan saat gelap (‘agak gelap’) dan pengukuran Rmin

dilakukan saat terang. Resistansi LDR sekitar 10 megaohm di tempat gelap dan

turun menjadi 150 ohm di tempat yang terang. Apabila LDR terkena sinar maka

tahanannya turun. Apabila tidak terkena sinar maka tahanannya naik.(Daryanto,

2004. Hal 79-80)

K. Kerangka Konseptual

Cahaya tampak merupakan energi yang berbentuk gelombang

elektromagnetik yang panjang gelombangnya 400 nano meter – 800 nano meter.

Cahaya diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Baik itu oleh manusia, hewan

ataupun tumbuhan semuanya memerlukan cahaya.

Kuat maupun lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada akomodasi

mata yang dikenai cahaya tersebut. Apabila mata sering berakomodasi, lama

kelamaan mata akan lelah sehingga kinerja rod dan cone tidak maksimal. Hal

inilah yang menyebabkan kelainan mata, seperti rabun jauh dan rabun dekat serta

kebutaan, kesemua itu berhubungan dengan tingkat intensitas cahaya yang sampai

ke mata. Pada ruang baca jika nilai intensitas cahayanya kurang atau lebih dari

150 luks maka mata akan cepat lelah dan lama kelamaan akan merusak kesehatan

mata.

Pengendalian pada dasarnya adalah proses memanipulasi variabel-variabel

yang mempengaruhi untuk mencapai sebuah tujuan yang dikehendaki. Untuk

dapat memanipulasi variabel-variabel pada sistem pengendalian diperlukan

sebuah model matematis yang menggambarkan proses bekerjanya sistem yang

akan dikendalikan (plant). Dalam kenyataannya, model matematis yang sangat

sesuai dengan proses yang akan terjadi sangat sulit sekali ditemukan, karena dunia

nyata adalah non-linier. Sedangkan dalam pembuatan model matematis sering ada

pendekatan linearisasi.

Dalam perancangan dan pembuatan alat pengaturan otomatis intensitas

cahaya ruang baca yang aplikasinya masih dalam bentuk miniatur, tetapi dapat di

praktekkan pada kondisi nyata ini sebagai inputan adalah sensor LDR, Perubahan

level tegangan dipengaruhi oleh perubahan resistansi dari LDR yang berfungsi

sebagai inputan dalam sistem. sinyal yang keluar dari LDR di conversi menjadi

sinyal digital sehingga bisa dijalankan di PPI 8255. pada rangkaian CPU ini

dipergunakan Pentium II yang terdapat slot ISA, sehingga dapat dimasukkan PPI

8255 yang berfungsi sebagai peripheral pada unit utama (CPU) dalam mengontrol

intensitas cahaya yang ada di ruang baca apakah sesuai dengan kaidah kesehatan

mata atau belum, kemudian sinyal yang keluar dari CPU akan diterima oleh motor

DC yang berfungsi menggerakkan dimmer dalam mengatur terang redupnya bola

lampu.

Dari keterangan di atas, maka peneliti dapat membuat diagram konseptual

sebagai berikut :

Gambar 2.13 Diagram konseptual

Intensitas Cahaya Dari Lampu/ Lingkungan

Sensor & ADC CPU

(Pengaturan)

Motor DC & Dimmer

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Bentuk dan Sampel Penelitian

Bentuk penelitian ini adalah perancangan dan pembuatan alat untuk

mengatur intensitas cayaha yang ada di dalam ruang baca dengan menggunakan

PPI 8255. Bentuk alat yang digunakan adalah miniatur dari suatu ruangan yang

diasumsikan sebagai ruang baca.

B. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret – Mei 2009 di Laboratorium

Fisika Instrumentasi jurusan Fisika Universitas Islam Negeri Maulana Malik

Ibrahim Malang.

C. Instrumen Penelitian

1. Alat

1) Solder

2) Obeng

3) Multimeter

4) Timah

5) Personal Computer

2. Bahan

a. Light Dependent Resistor (LDR)

b. Komponen-komponen rangkaian ADC

a) ADC 0804

b) Socket IC 20 pin

c) Resistor 10 kΩ, ¼ W

d) Capasitor 10µF / 16 Volt

e) Capasitor 150 pF

f) Transistor 9013

g) Trimpot 10 kΩ (multiturn, obeng (-) atas)

c. Komponen-komponen rangkaian Driver Motor

a) IC L293D

b) Socket IC 16 pin

c) Trimpot 10 kΩ (multiturn, obeng (+) atas)

d. Konektor terdiri dari :

a) Dip Plug 16 pin

b) Dip plug 2 pin

c) DB (male kabel)

e. PPI 8255

f. Potensiomotor

g. Dimmer

h. Kabel pita putih 6 jalur

3. Spesifikasi Alat

Perancangan alat ini mempunyai beberapa spesifikasi diantaranya adalah :

a. Secara umum alat pengaturan intensitas cahaya ruang baca ini menggunakan

sensor cahaya, ADC, PPI 8255 sebagai peripheralnya, CPU sebagai pemroses,

motor DC dan dimmer sebagai pengaturan lampunya

b. Range pengukuran alat ini adalah 10 Luks yaitu rentang 145-1550 luks

c. Pengkalibrasi dilakukan dengan cara membandingkan keluaran alat uji

dengan data yang dihasilkan oleh luksmeter

d. Tampilan hasil perhitungan diperlihatkan oleh monitor

4. Perancangan dan Pembuatan Alat

Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan dipaparkan mengenai

diagram blok rangkaian, prinsip kerja alat, perancangan perangkat keras dan juga

dijelaskan perancangan perangkat lunak. Alat yang akan dirancang pada

pembuatan ini terdiri dari perangkat keras yang aktifitasnya dikendalikan oleh

perangkat lunak sehingga semua sistem dapat saling berhubungan. Sistem yang

dirancang dapat bekerja secara otomatis bila mendapatkan masukan dari luar.

Diagram blok rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam

perancangan sistem ini, karena dari diagram blok rangkaian dapat diketahui cara

kerja (prinsip kerja) keseluruhan rangkaian. Sehingga keseluruhan diagram blok

rangkaian tersebut akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan atau

sistem yang bekerja sesuai dengan perancangan. Keseluruhan diagram blok

rangkaian dapat dilihat dalam gambar berikut:

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

a. Fungsi Per Blok Sistem

1) LDR (Light Dependent Resistor)

Berfungsi sebagai sensor Cahaya

2) ADC (Analog Digital Converter)

Berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital

3) PPI 8255

Berfungsi sebagai peripheral pembacaan sinyal dari luar CPU dengan CPU

4) Motor DC

Berfungsi untuk menjalankan atau menggerakkan dimmer dalam mengatur

terang redupnya lampu

5) Dimmer

Berfungsi sebagai pengatur terang redup bola lampu

6) Lampu

Berfungsi sebagai tombol sumber cahaya yang dikontrol intensitas cahayanya

Driver Motor

ADC

LAMPU

PPI

8255

C P U

Motor

LDR 5

LDR 3

LDR 4

LDR 2

LDR 1

DIMMER

b. Prinsip Kerja Diagram Blok Sistem

Cara kerja alat ini adalah rangkaian instrumen disusun sesuai dengan blok

diagram sistem di atas, sebagai inputan adalah sensor LDR, Perubahan level

tegangan dipengaruhi oleh perubahan resistansi dari LDR yang berfungsi sebagai

inputan dalam sistem. sinyal yang keluar dari LDR di konversi menjadi sinyal

digital sehingga bisa dibaca oleh PPI 8255. pada rangkaian CPU ini dipergunakan

Pentium II yang terdapat slot ISA, sehingga dapat dimasukkan PPI 8255 yang

berfungsi sebagai peripheral pada unit utama (CPU) dalam mengontrol intensitas

cahaya yang ada di ruang baca apakah sesuai dengan kaidah kesehatan mata atau

belum. kemudian sinyal yang keluar dari CPU akan diterima oleh motor DC yang

berfungsi menggerakkan dimmer dalam mengatur terang redupnya bola lampu.

5. Set Pengalamatan untuk CPU (Central Processing Unit)

Untuk dapat melakukan komunikasi data dari komputer ke sistem alat

yang dikendalikan atau sebaliknya dari alat yang dikendalikan menuju komputer,

diperlukan interface sebagai penghubung antara komputer dengan alat yang

dikendalikan, dalam hal ini adalah IC PPI 8255. Untuk dapat aktif beroperasi pada

lokasi alamat yang diinginkan diperlukan suatu sistem pengalamatan pada IC PPI

dengan mengirimkan alamat yang sesuai, maka masing-masing port pada IC PPI

ini dapat diakses baik sebagai input-output. Antar muka PPI 8255 mempunyai 4

lokasi alamat. Lokasi alamat tersebut adalah untuk 3 buah port masukan dan

keluaran, yaitu port A, port B, port C dan 1 untuk register kata kendali

(CWR=Control Word Regyster). Penentuan alamat ini didasarkan pada kombinasi

pin pemilih alamat yang digunakan yaitu pin A0 – A9 seperti dibawah ini :

Tabel 3.1 Kombinasi Port A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Port

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A

1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 B

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 C

1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 RC

Dari kombinasi diatas dapat diketahui kalau Port A = 300h, port B = 301h,

port C = 302 dan RC = 303h. Selanjutnya akan dipilih mode operasi PPI 8255

untuk menentukan masing-masing port yang digunakan agar beroperasi sesuai

dengan keperluan. Cara yang dilakukan adalah dengan mengisi register keyword

dari PPI dengan kata kendali yang diinginkan. Kata kendali yang diisikan adalah

bilangan dalam bentuk heksadesimal atau kombinasi bilangan biner yang

disisipkan dalam struktur program yang ditulis. Kata kendali yang digunakan pada

PPI 8255 adalah 90h atau 1001 0000 biner. Hal ini berarti PPI 8255 diprogram

untuk menggunakan mode 0 yang merupakan mode input-output, sehingga port-

port yang digunakan berfungsi sebagai masukan dan keluaran biasa. Berdasarkan

format tersebut, maka port A digunakan sebagai masukan (input) sedangkan port

B, port C upper dan port C lower digunakan sebagai output.

6. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Sistem perangkat keras yang dirancang menggunakan PPI 8255 sebagai

peripheral yang terhubung dengan CPU dan diperlukan perangkat lunak sebagai

pengatur keseluruhan sistem. Spesifikasi komputer yang dipakai adalah sebagai

berikut:

Main board and Processor : Intel pentium II 350 MHz

RAM : 128 MB

Hard Disk : 15 GB

Software : Windows 98, Office 2000, Delphi 6.0

Perangkat lunak ini sebagai pengatur dan penghubung yang bertugas

menentukan langkah-langkah yang harus dilakukan PPI pada keseluruhan sistem,

sehingga nantinya dapat ditentukan arah kendali atau proses dari sistem yang

dibuat. Perangkat lunak yang dirancang pada PPI yang terhubung dengan CPU

ini menggunakan program Delphi yang bekerja under windows.

b. Diagram Alir

Diagram alir dari kerja sistem secara keseluruhan ditunjukkan seperti

di bawah ini:

Gambar 3.2. Flowchart diagram utama sistem

start

Baca data dari ADC

end

Sensor

ADC

I ≤ 145

I ≥ 155 Y

T

Y

T

Inisialisasi PPI

Tampilan pada

monitor

Tampilan pada

monitor

Motor berputar ke kanan ½ detik

Motor berputar ke kiri ½ detik

D. Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengambilan data dalam penelitian ini diperoleh dari hasil

pengujian pada masing-masing rangkaian.

1. Pengujian Sensitivitas Rangkaian Sensor Cahaya (LDR)

Rangkaian sensor ini memanfaatkan LDR sebagai sensor cahaya.

Pengujian menggunakan bola lampu 10 W dengan mencari sensitivitas dari

masing-masing sensor LDR yang digunakan, karena menggunakan lima LDR

maka pengujiannya dilakukan satu persatu dengan memberikan variasi jarak

antara LDR dengan bola lampu Dalam pengujiannya multitester dihubungkan ke

rangkaian inputan dan keluaran dari Sensor LDR. Sebagaimana gambar dibawah :

Gambar 3.3 Rangkaian pengujian sensitivitas sensor cahaya

2. Pengujian Pembacaan ADC 0804

Pada pengujian ini, masukan sinyal analog yang diberikan berasal dari

keluaran rangkaian sensor LDR berupa tegangan, yang diumpankan kemasukan

ADC 0804. Rangkaian ADC 0804 akan mengubah masukan analog 0-5 volt

menjadi keluaran digital dari 00000000 (00H) sampai dengan 11111111(FFH).

Data hasil pengujian rangkaian ADC 0804 disajikan dalam bentuk grafik dengan

plot sumbu X yaitu ADC (Desimal) Vs Sumbu Y yaitu Intensitas Cahaya (Luks)

3. Pengujian alat Pengaturan Intensitas cahaya ruang baca menggunakan

PPI 8255

Untuk mengetahui sistem yang dibuat mampu bekerja sesuai dengan

sistem maka perlu dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan. Dalam

pengujian apakah alat ini berhasil ataupun tidak dilakukan dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

a. Sistem dalam keadaan on

b. Sistem dalam keadaan tertutup rapat (dalam artian tidak ada cahaya selain dari

bola lampu) kemudian di ukur menggunakan luks meter apakah intensitas

yang ada pada ruangan sudah sesuai yang diharapkan yaitu berkisar antara

145-155 luks, lalu dilihat pada monitor nilai dari hasil pengaturannya.

c. Sistem di off-kan

E. Teknik Analisis Data

Analisis data dilakukan dengan memanfaatkan teori ketidakpastian pada

fungsi satu peubah. Dalam penelitian ini nilai intensitas cahaya yang dihasilkan

oleh lampu di ukur dengan menggunakan luks meter dan dibandingkan dengan

nilai intensitas cahaya yang dikontrol oleh PPI 8255 untuk mendapatkan

kesalahan relatifnya, sebagaimana persamaan berikut: (Cooper, 1985: 184)

Krm = Lm

LpLm−x 100%

Dimana:

Lm = Nilai Intensitas Cahaya yang di ukur menggunakan Luksmeter

Lp = Nilai Intensitas Cahaya hasil penelitian

Krm = Kesalahan relatif terhadap Luksmeter

Analisis data sebagaimana diperlihatkan dalam tabel berikut ini:

Tabel 3.2 Pengujian analisis data alat pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255

No. Lm

(Luks) Lp

(Luks)

LpLm− %100XLm

LpLmKrm

−=

1 2 3 4 5

Dari Kr yang didapatkan didapatkan reratanya dengan persamaan sebagai

berikut:

n

Kr

Kr

n

iilux

m

∑== 1

)(

Semakin kecil kesalahan relatifnya semakin tinggi tingkat ketelitian dari

pengukuran tersebut. Tingkat ketelitian didefinisikan sebagai suatu ukuran

tingkatan yang menunjukkan harga terdekat dengan mana suatu pembacaan

instrumen mendekati harga sebenarnya dari variabel yang diukur. Kesalahan

relatif dalam penelitian ini menggunakan analisis dengan taraf signifikansi sebesar

5% dan 1%.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Alat

Secara umum, pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah alat yang

dibuat dapat bekerja sesuai dengan spesifikasi perencanaan yang telah ditentukan.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui kerja perangkat keras pada masing-masing

blok rangkaian penyusun sistem, antara lain pengujian sensitivitas Light

Dependent Resistor (LDR), rangkaian Analog Digital Converter (ADC), dan

pengujian pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca dengan

Programmable Peripheral Interface ( PPI ) 8255

1. Hasil Pengujian Sensitivitas Light Dependent Resistor (LDR)

Pengujian rangkaian sensitivitas sensor LDR dapat dilakukan dengan

menggunakan rangkaian seperti pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Rangkaian uji sensitivitas sensor LDR

Berdasarkan hasil pengujian rangkaian sensitivitas sensor LDR yang

mengacu pada gambar 4.1, maka diperoleh data seperti pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil pengujian rangkaian sensitivitas sensor LDR Nilai Resistor (Ω)

Sensor LDR diberi inputan (6 Volt DC) Tidak Terkena

cahaya langsung Terkena Cahaya

5000 Jarak LDR dengan lampu (cm)

5 1200 10 1400 15 1600 20 1800 25 2000

2. Hasil Uji Pembacaan ADC 0804

Pada pengujian ini, masukan sinyal analog yang diberikan berasal dari

keluaran rangkaian sensor LDR berupa tegangan, yang diumpankan kemasukan

ADC 0804. Rangkaian ADC 0804 akan mengubah masukan analog 0-5 volt

menjadi keluaran digital dari 00000000 (00H) sampai dengan 11111111(FFH).

Dari program tersebut kita cari beberapa sampel data hasil pembacaan PPI

terhadap respon ADC. Berikut adalah data dari sampel pembacaan ADC terhadap

intensitas cahaya yang telah diukur dengan berupa tegangan:

Tabel 4.2 Hasil perbandingan Intensitas Cahaya dengan ADC 0804 Intensitas Cahaya yang

di ukur (luks) (Y)

Hasil pembacaan ADC (Desimal)

(X) 136 156 140 158 144 159 148 161 152 163 156 164

Grafik Hubungan Intensitas Cahaya dengan Pembacaan ADC

y = 2.4342x - 243.87

130

135

140

145

150

155

160

155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

ADC (Desimal)

Inte

nsi

tas

Cah

aya

(Lu

ks)

Untuk mendapatkan nilai hasil pembacaan intensitas cahaya yang di tampilkan

oleh komputer maka dibuat nilai regresi dari data sampel tersebut sehingga hasil

regresi akan mengkonversikan nilai besar pembacaan ADC terhadap intensitas

yang diperlihatkan. Dari hasil perhitungan sampel di peroleh nilai regresi sebesar

y = 2,4342x - 243,87 .

Data hasil pengujian rangkaian ADC 0804 disajikan dalam bentuk grafik

seperti pada gambar 4.2

Gambar 4.2 Grafik hubungan Intensitas Cahaya dengan Pembacaan ADC

3. Hasil Uji Pembacaan Alat Pengaturan otomatis Intensitas Cahaya Ruang

Baca menggunakan PPI 8255

Pada pengujian alat ini, nilai intensitas cahaya yang dihasilkan oleh lampu di ukur

dengan menggunakan luks meter dan dibandingkan dengan nilai intensitas cahaya

yang dikontrol oleh PPI 8255.

Tabel 4.3 Tabel Pengujian analisis data alat pengaturan otomatis intensitas cahaya menggunakan PPI 8255

No. Lm

(Luks) Lp

(Luks)

LpLm− 100XLm

LpLmKrm

−= (%)

1 144 143.1 0.9 0.625 2 147 145.8 1.2 0.816 3 150 150.6 0.6 0.4 4 152 153.1 1.1 0.723 5 154 155.6 1.6 1.039

∑ Krm 3.604 Dimana :

Lm = Nilai Intensitas Cahaya yang di ukur menggunakan Luksmeter

Lp = Nilai Intensitas Cahaya hasil penelitian

Krm = Kesalahan relative terhadap luksmeter

Dan rerata kesalahan relatif dari pengujian secara keseluruhan adalah :

n

Kr

Kr

n

iilux

m

∑== 1

)(

= =5

3.604 0,72 %

B. Pembahasan

1. Pembahasan Alat

Sebuah perangkat komputer membutuhkan data masukan dari luar

tentunya harus melalui sebuah perangkat peripheral atau antar muka yang disebut

interface. PPI 8255 adalah salah satu interface yang sering dipakai kalangan

peneliti atau perusahaan dalam menghubungkan sinyal masukan dari luar sistem

komputer. Sinyal yang dimasukkan ke dalam PPI 8255 haruslah sebuah sinyal

digital, sehingga sinyal tersebut bisa dibaca oleh komputer.

Dalam penelitian ini data yang dikeluarkan oleh LDR masih berupa data

analog dan dikarenakan masukan dari PPI 8255 haruslah sinyal digital, maka

tegangan ini haruslah diubah dulu menjadi sinyal digital melalui sebuah ADC

(analog to digital converter). Hasil pengujian pada sensor dengan melihat output

dari kelima LDR dengan mengambil reratanya didapatkan data seperti pada tabel

4.4. tegangan yang keluar dari sensor LDR yaitu sebesar 3,11764 – 3,2144 volt,

hal ini berdasarkan range PPI yang di ukur yaitu 145-155 Luks. Sebagaimana

dapat dilihat tabel dibawah ini :

Tabel 4.4 . Hubungan Intensitas cahaya yang diukur dengan tegangan dari sensor cahaya

Intensitas cahaya (Luks)

Tegangan Keluaran LDR

(Volt) 136 3.058824 140 3.098039 144 3.117647 148 3.156863 152 3.196078 156 3.215686

Sensor LDR dirancang untuk mendeteksi adanya cahaya yang nantinya

akan diumpankan ke ADC 0804 sebagai converternya yang nantinya akan masuk

ke komputer dan menggunakan PPI 8255 sebagai peripheralnya. Pengendalian

sistem secara keseluruhan berpusat pada PPI 8255. Langkah-langkah atau alur

jalannya kontrol yang dilakukan sepenuhnya diatur oleh program utama PPI 8255

yang menggunakan program delphi 6.0 sebagai softwarenya. Pada Sistem ini PPI

terlebih dahulu mendeteksi keadaan sensor cahaya (LDR) dengan membaca

intensitas cahaya yang masuk dengan berupa sinyal analog yaitu dengan rentang

3,11764 – 3,2156 volt, kemudian dikonversi di ADC 0804 menjadi 159-164.

Pemilihan nilai tegangan ini dikarenakan nilai intensitas cahaya yang di kontrol

145-155 luks sehingga di ambil yang nilainya mendekati yaitu 144-156 luks.

Untuk mendapatkan nilai hasil pembacaan intensitas cahaya agar sesuai dengan

nilai yang di tampilkan oleh komputer maka dibuat nilai regresi dari data sampel

tersebut sehingga hasil regresi akan mengkonversikan nilai besar pembacaan

ADC terhadap beban yang diberikan yaitu sebesar y = 2,4342x - 243,87 . Dari PPI

8255 maka terdapat perintah ke motor DC untuk menggerakkan dimmer sehingga

kuat terang dari bola lampu dapat di atur sehingga menghasilkan intensitas cahaya

yang di inginkan.

Analisa data output alat pengaturan otomatis intensitas cahaya ini

didapatkan hasil rata-rata kesalahan relatif sebesar 0.72 %, nilai tersebut

menunjukan nilai kesalahan relatif yang bagus. Pada umumnya suatu penelitian

taraf signifikansi tidak boleh lebih dari 5%. Menurut Suharsimi (2006: 345)

dalam bukunya Prosedur Penelitian, Apabila kita bersedia menerima keputusan

dengan kepercayaan 95%, maka berarti kita bersedia menanggung resiko meleset

sebesar 5%. Selanjutnya kita percaya kebenaran kesimpulan 99%, berarti

menerima resiko meleset 1%. maka 5% dan 1% ini disebut taraf signifikan atau

taraf keberartian.

Hasil perhitungan kesalahan relatif menunjukkan tingkat akurasi atau

ketelitian dalam penelitian ini bagus. Kesalahan relatif terjadi karena beberapa

faktor antara lain ketidakpastian dalam pengukuran, teori ketidakpastian

pengukuran adakalanya nilai skala terkecil, ketidakpastian bersistem,

ketidakpastian acak, keterbatasan pada pengamat serta model dari teoritis.

Dengan dibuatnya alat ini menjadikan lebih nyaman dalam membaca karena

dalam pengaturan intensitas cahaya ruang baca ini sudah diatur sedemikian rupa

agar intensitas cahaya sesuai dengan kesehatan sehingga mata tidak mudah lelah

dan sakit.

2. Pengesetan alamat pada PPI 8255

Peta memori pada sistem komputer kita buka sehingga diketahui alamat

register yang masih terlihat kosong (belum terpakai). Dari peta memori

didapatkan alamat memori yang masih kosong yaitu antara alamat 300H sampai

375H. Dikarenakan pada PPI 8255 hanya ada 4 port saja maka yang dipakai

adalah alamat 300H untuk port A, alamat 301H untuk port B, alamat 302 untuk

port C dan alamat 303 untuk port controlnya. Berikut adalah alamat dari masing-

masing jalur pada PPI yang harus disetting.

Tabel 4.5. Alamat dari masing-masing jalur port

A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Port 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 B 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 C 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 RC

Kata kendali yang diisikan adalah bilangan dalam bentuk heksadesimal

atau kombinasi bilangan biner yang disisipkan dalam struktur program yang

ditulis. Kata kendali yang digunakan pada PPI 8255 adalah 90h atau 1001 0000

biner. Hal ini berarti PPI 8255 diprogram untuk menggunakan mode 0 yang

merupakan mode input-output, sehingga port-port yang digunakan berfungsi

sebagai masukan dan keluaran biasa. Berdasarkan format tersebut, maka port A

digunakan sebagai masukan (input) sedangkan port B, port C upper dan port C

lower digunakan sebagai output.

Tabel 4.6. penentuan Keyword pada PPI 8255

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0 0 PA Pcu 0 PB PCl

1 0 0 1 0 0 0 0

3. Pembuatan program untuk menjalankan PPI 8255

Telah didapatkan keyword sebesar 90h untuk port A dijadikan input,

sedangkan port B, port C upper dan port C lower digunakan sebagai output. dan

alamat 300H untuk port A, alamat 301H untuk port B, alamat 302 untuk port C

dan alamat 303 untuk port controlnya.

Program input dan output seperti terlihat pada program dibawah ini :

unit UUtama; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, G raphics, Controls, Forms, Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls; type TFUtama = class(TForm) Lampu: TShape; Shape2: TShape; CmdMulai: TButton; CmdPause: TButton; CmdTutup: TButton; TxtADC: TEdit; TxtLUX: TEdit; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Timer1: TTimer; Label3: TLabel; Label4: TLabel; Label5: TLabel; procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure CmdMulaiClick(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); procedure CmdPauseClick(Sender: TObject); procedure CmdTutupClick(Sender: TObject);

procedure FormClose(Sender: TObject; var Action : TCloseAction); private Private declarations DADC:smallint; LUX :real; public Public declarations Procedure outPPI(port:smallint;Nilai:byte); Function InPPI(port:smallint):smallint; Procedure Semakin_Terang; Procedure Semakin_Redup; end; Const PortCW:smallint=$303; PortA :smallint=$300; PortB :smallint=$301; PortC :smallint=$302; var FUtama: TFUtama; implementation uses USplassScreen; $R *.dfm TForm1 function TFUtama.InPPI(port: smallint): smallint; var nilai:byte; begin asm mov dx,port in al,dx mov nilai,al end; InPPI:=Nilai; end; procedure TFUtama.outPPI(port: smallint; Nilai: byt e); begin asm mov dx,port mov al,nilai out dx,al end; end; procedure TFUtama.Semakin_Redup; begin outPPI(PortC,1); sleep(5); outPPI(PortC,0); sleep(5); end;

procedure TFUtama.Semakin_Terang; begin outPPI(PortC,2); sleep(5); outPPI(PortC,0); sleep(5); end; procedure TFUtama.FormCreate(Sender: TObject); begin TxtADC.Text:=''; TxtLUX.Text:=''; lampu.Brush.Color:=clgray; outPPI(PortCW,$90); end;

Dari hasil regresi linier tersebut dibuat program untuk mengkonversikan

sinyal pembacaan ADC kedalam besaran yang sesuai dengan nilai yang ditunjuk

oleh luksmeter. Program dalam bahasa pascal untuk penerjemahan sinyal analog

intensitas cahaya menjadi sinyal digital oleh komputer melalui PPI 8255 adalah

sebagai berikut :

procedure TFUtama.CmdMulaiClick(Sender: TObject); begin outPPI(PortB,1); Sleep(5); outPPI(PortB,0); Sleep(5); end; procedure TFUtama.Timer1Timer(Sender: TObject); begin DADC:=InPPI(PortA); TxtADC.Text:=inttostr(DADC); LUX:=(2.4342 * DADC)-243.87; TxtLux.Text:=Floattostr(LUX); if LUX > 155 then begin semakin_redup; lampu.Brush.Color:=clred; end else if LUX < 145 then begin semakin_terang; lampu.Brush.Color:=clgreen; end else if (LUX >=145) and (LUX <= 155) then lampu.Brush.Color:=clyellow;

end;

Karena Delphi merupakan pemrograman berbasis grafis maka dapat dibuat form

sebagai berikut :

Gambar 4.3 Screen menu pembuka program

Gambar 4.4 Menu program simulasi pengaturan otomatis intensitas

cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255

4. Pembahasan dalam Kajian Al-Qur’an

Dengan dibuatnya alat pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca

dengan menggunakan sensor LDR dan pengantarmuka PPI 8255 ini diharapkan

intensitas cahaya ruang baca dapat diatur sedemikian rupa agar sesuai dengan

kaidah kesehatan mata.

Berkenaan dengan hal pengontrolan dalam Al-Qur’an sangatlah

dianjurkan. Dalam Al-Qur’an dijelaskan:

...4 ô‰ s% Ÿ≅ yèy_ ª! $# Èe≅ä3Ï9 & óx« #Y‘ ô‰s% ∩⊂∪ Artinya: “……Sesungguhnya Allah telah Mengadakan ketentuan bagi

tiap-tiap sesuatu.” (QS. Ath-Thalaaq/65 : 3) Sebagaimana dalam ruang baca, intensitas cahaya yang ditentukan untuk

membaca adalah 150 luks. Dalam pembuatan alat ini yang dikontrol adalah nilai

tegangan yang diumpankan ke bola lampu untuk menghasilkan nilai intensitas

cahaya dengan rentang 145-155 luks, kalau di konversi ke nilai tegangan yaitu

3,1176 – 3,2156 volt. Apabila nilai intensitas cahaya yang di ukur kurang dari

yang diharapkan (145 luks) maka PPI akan mengontrol dimmer untuk

memperbesar tegangan, begitu pula sebaliknya ketika nilai tegangan lebih dari

155 luks maka dimmer akan memperkecil nilai tegangan yang akan di umpankan

ke bola lampu.

Dengan dibuatnya alat ini menjadikan lebih nyaman dalam membaca

karena dalam pengaturan intensitas cahaya ruang baca ini sudah diatur

sedemikian rupa agar intensitas cahaya sesuai dengan kesehatan sehingga mata

tidak mudah lelah dan sakit. Sebagai Hamba Allah setelah melakukan usaha yang

maksimal dan memperoleh hasil yang maksimal tentunya kita tetap harus

bersyukur kepada-Nya atas semua kenikmatan yang diberikan kepada kita. Mata

merupakan anugerah yang tidak ternilai harganya, karena dengan mata kita dapat

mempelajari keindahan penciptaan Allah SWT.

Kebanyakan diantara dari kita yang telah dianugerahi mata yang normal

sehat dan tanpa ada suatu kekurangan apapun dengan mudahnya kita ingkari dan

melupakan nikmat terbesar Allah yang telah diberikan kepada kita, padahal

seandainya kita mau bersyukur dan memperhatikan bukti-bukti kebesaran Allah

dengan indera yang kita miliki terutama indera pengelihatan niscaya Allah akan

menambah kenikmatan yang telah dianugerahkan kepada kita. Namun sebaliknya

apabila mengingkari kenikmatan yang telah diberikan oleh Allah maka Allah akan

menurunkan adzab yang sangat pedih kepada kita. Na’udzubillaahimindzaalik

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan tentang pengaturan otomatis

intensitas cahaya ruang baca menggunakan PPI 8255 yang telah diuraikan di atas

maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Sensor cahaya dapat mendeteksi dengan baik adanya intensitas cahaya yang

disesuaikan dengan intensitas cahaya ruang baca sesuai dengan apa yang di

inginkan, tegangan output dari sensor cahaya sebesar 3,1164 – 3,2144 Volt.

2. Peripheral dari sistem yaitu PPI 8255 yang dibuat dengan menggunakan

software Delphi 6.0 dapat mengatur dan menentukan langkah-langkah yang

harus dilakukan PPI 8255 pada keseluruhan sistem yang dibuat. Hal ini dapat

dilihat dari kevaliditasan alat sebesar ± 99 %, dan kecilnya nilai kesalahan

relatif dari alat yaitu sebesar 0,72 %.

B. Saran

Dalam pembuatan miniatur dapat dikembangkan lebih lanjut dengan

ditambahkan suatu rangkaian lagi sehingga lampu yang dipakai bukan hanya bola

lampu tapi dapat memakai lampu neon, sehingga dapat meningkatkan efesiensi

alat.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah bin Muhammad. 2007. Tafsir Ibnu Katsir. Bogor: Pustaka Imam Asy-Syafi’i

Abtokhi, A. 2007. Akankah Al-Qur’an yang ‘Ku Baca Menolongku? Suatu Kajian

Tasawuf Modern Dalam Perspektif Fisika. Malang : UIN Malang Anonymous. 2002. PPI 82c55.

http://www.datasheet4u.com/download/82C55A.pdf (di akses tanggal 07 Januari 2009)

Anonymous. 2005. IC 0804. http://www.datasheet4u.com/download/0804.pdf

(diakses tanggal 07 Januari 2009) Anonymous. 2002. ADC (Analog to Digital Converter).

http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=56 (diakses tanggal 20 Nopember 2008)

Anonymous. 2007http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/06/dimmer-4-

kanal.html) (diakses tanggal 10 Maret 2009) Anonymous.2005.LDR_Light_Sensor.pdf.

http://www.nanangdesign.inc.md/download/LDR_Light_Sensor.pdf (diakses tanggal 07 Januari 2009)

Anonymous.www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-

%20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf (diakses tanggal 24 April 2009)

Anonymous. www.hyperphysics\phyftp.nankai.edu.cn\songz\index\hyper\hbase \hframe.html (diakses tanggal 24 April 2009)

Bishop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta :Erlangga Cooper, William D. 1985. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran.

Jakarta: Erlangga. Daryanto. 2004. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta: Bumi Aksara Departemen Agama RI. 1998. Al-Qur’an dan Terjemahnya. Semarang: Asy-

Syifa’ Ewen, dale. 2005. Applied Physics,-8th ed. Courier Kendallville, inc

Frederick J. Bueche,Ph.D, alih bahasa Drs B. darmawan, M.Sc. 1989. Theory And Problem Of College Physics,8th Edition/Frederick Bueche Schaum Series. Jakarta : Erlangga

Imam Tazi. 2007. Digitalisasi Neraca Analog Sederhana Dengan Pemanfaatan

PPI 8255. Malang : Universitas Islam Negeri Malang J.F. Gabriel.1996. Fisika Kedokteran. Jakarta : EGC Pasya, Ahmad Fuad. 2004. Dimensi Sains Al-Qur’an. Solo: Tiga Serangkai Shihab, M Quraish. 2003. Tafsir Al-Mishbah. Pesan, Kesan dan Keserasian Al-

Qur’an. Jakarta: Lentera Hati. Supriadi, Muhammad. 2005. Pemrograman IC PPI 8255 Menggunakan Delphi.

Yogyakarta : Andi Widodo, D dan Sigit F. 2005. Elektronika Digital dan Mikroprosesor.

Yogyakarta: Wardhana, Wisnu A. 2004. Al-Qur’an dan Energi Nuklir. Yogyakarta: Pustaka

Belajar. Young, Jugh D. Freedman, Roger A. 1996. Physics University. Addison-Wesley

publishing company, inc

LAMPIRAN

Lampiran I : Gambar PCB

Lampiran II : Gambar Rangkaian Alat Keseluruhan

Lampiran III : Gambar Alat pengaturan otomatis intensitas cahaya ruang baca menggunakan sensor LDR dan perangkat antarmuka PPI 8255

Lampiran IV : List program Delphi

unit UUtama; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, G raphics, Controls, Forms, Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls; type TFUtama = class(TForm) Lampu: TShape; Shape2: TShape; CmdMulai: TButton; CmdPause: TButton; CmdTutup: TButton; TxtADC: TEdit; TxtLUX: TEdit; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Timer1: TTimer; Label3: TLabel; Label4: TLabel; Label5: TLabel; procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure CmdMulaiClick(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); procedure CmdPauseClick(Sender: TObject); procedure CmdTutupClick(Sender: TObject); procedure FormClose(Sender: TObject; var Action : TCloseAction); private Private declarations DADC:smallint; LUX :real; public Public declarations Procedure outPPI(port:smallint;Nilai:byte); Function InPPI(port:smallint):smallint; Procedure Semakin_Terang; Procedure Semakin_Redup; end; Const PortCW:smallint=$303; PortA :smallint=$300; PortB :smallint=$301; PortC :smallint=$302; var FUtama: TFUtama;

implementation uses USplassScreen; $R *.dfm TForm1 function TFUtama.InPPI(port: smallint): smallint; var nilai:byte; begin asm mov dx,port in al,dx mov nilai,al end; InPPI:=Nilai; end; procedure TFUtama.outPPI(port: smallint; Nilai: byt e); begin asm mov dx,port mov al,nilai out dx,al end; end; procedure TFUtama.Semakin_Redup; begin outPPI(PortC,1); sleep(5); outPPI(PortC,0); sleep(5); end; procedure TFUtama.Semakin_Terang; begin outPPI(PortC,2); sleep(5); outPPI(PortC,0); sleep(5); end; procedure TFUtama.FormCreate(Sender: TObject); begin TxtADC.Text:=''; TxtLUX.Text:=''; lampu.Brush.Color:=clgray; outPPI(PortCW,$90); end; procedure TFUtama.CmdMulaiClick(Sender: TObject); begin outPPI(PortB,1);

Sleep(5); outPPI(PortB,0); Sleep(5); end; procedure TFUtama.Timer1Timer(Sender: TObject); begin DADC:=InPPI(PortA); TxtADC.Text:=inttostr(DADC); LUX:=(2.4342 * DADC)-243.87; TxtLux.Text:=Floattostr(LUX); if LUX > 155 then begin semakin_redup; lampu.Brush.Color:=clred; end else if LUX < 145 then begin semakin_terang; lampu.Brush.Color:=clgreen; end else if (LUX >=145) and (LUX <= 155) then lampu.Brush.Color:=clyellow; end; procedure TFUtama.CmdPauseClick(Sender: TObject); begin Timer1.Enabled:=not Timer1.Enabled; end; procedure TFUtama.CmdTutupClick(Sender: TObject); begin close; end; procedure TFUtama.FormClose(Sender: TObject; var Ac tion: TCloseAction); begin Timer1.Enabled:=False; FSplassScreen.close; end; end.

KARTU BIMBINGAN SKRIPSI

Nama : MUCHAMMAD FATCHUR ROCHMAN NIM : 03540016 Fakultas/Jurusan : SAINS DAN TEKNOLOGI/ FISIKA Judul : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

PENGATURAN OTOMATIS INTENSITAS CAHAYA RUANG BACA MENGGUNAKAN SENSOR LDR (Light Dependent Resistor) DENGAN PERANGKAT ANTARMUKA PPI (Programmable Peripheral Interface ) 8255

PEMBIMBING : I . Imam Tazi, M. Si. II. Ahmad Barizi, M.A.

No Tanggal Materi Tanda Tangan Pembimbing

1. 25 Juni 2008 Persetujuan Proposal

2. 4 November 2008 Bab I dan II

3. 20 Januari 2009 Revisi Bab I dan II

4. 5 April 2009 Bab III dan IV

5. 25 April 2009 Revisi Bab III dan IV

6. 26 April 2009 Kajian Al-Qur’an dan Sains

7. 10 Mei 2009 Konsultasi Kajian Al-Qur’an

dan Sains

8. 25 Mei 2009 Revisi Kajian Al-Qur’an dan

Sains

9. 30 Mei 2009 Bab V dan Abstrak

10. 5 Juni 2009 Revisi Bab V dan Abstrak

11. 9 Juni 2009 ACC keseluruhan

Mengetahui, Ketua Jurusan Fisika Drs. M. Tirono, M.Si NIP. 131 971 849

perancangan dan pembuatan alat pengaturan

Documents