SISTEM PENGENDALIAN CAHAYA RUANGAN BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

H.Lukman Abdul Fatah M.Si., M.T

1, Abdul Aziz Effiyatna

2

1Manajemen Informatika PKN LPKIA

2Program Studi Teknik Informatika STMIK LPKIA

Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp. 022-7564282, . 022-7564283, Fax. 022-7564282

Email : lukman.a.f@gmail.com & abdulazizeffiyatna@yahoo.com

Abstrak

Alat penghemat energi listrik untuk penerangan ruangan dengan sensor cahaya merupakan suatu bentuk alat

penghemat energi listrik yang mempunyai kelebihan dalam hal penerangan. Selain itu, alat penghemat energi listrik

untuk penerangan ruangan dengan sensor cahaya ini juga membuat manusia lebih mudah mengontrol biaya listrik

karena otomatis sesuai keadaan biasanya.

Sistem terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas mikrokontroler ATMega 8535,

Solid State Relay (SSR), Light Depending Resistor (LDR) atau sensor cahaya, Liquid Crystal Display (LCD) dan

Lampu AC. Perangkat lunak mikrokontroler dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan bahasa Basic

menggunakan BASCOM. Sistem ini bekerja ketika sensor cahaya menangkap intensitas cahaya pada suatu ruangan,

kemudian mikrokontroler akan menerima data dari sensor cahaya yang akan mempengaruhi keadaan keluaran oleh

PWM yang sudah ada dalam komponen mikrokontroler ATMega 8535, hasil besaran proses mikrokontroler akan di

tampilkan pada LCD dan nyalanya suatu lampu akan dijembatani oleh Solid State Relay (SSR) yang berfungsi

sebagai saklar elektronik dan menghindari percikan api. Sehingga Sistem ini telah terealisasi dan dapat

mempengaruhi arus dan tegangan listrik pada lampu AC.

Kata kunci : Mikrokontroler,SSR LDR, Lampu AC, LCD

1. Pendahuluan Energi bersifat abstrak dan sukar dibuktikan, tetapi

dapat dirasakan adanya. Menurut hukum kekekalan

energi, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan, dapat dikonversikan atau berubah dari

bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain,

misalnya pada kompor di dapur, energi yang

tersimpan dalam minyak tanah diubah menjadi api.

Berdasarkan pengertian diatas, energi adalah

kemampuan dari suatu sistem untuk melakukan kerja

pada sistem yang lain.

Penghematan energi memang sudah menjadi hal yang

patut diperhatikan. Apalagi pemerintah sudah

mengeluarkan Instruksi Presiden (Inpres) no 13 tahun

2011 tentang penghematan energi dan air. Melalui

Inpres itu, anda harus mulai menghemat energi dalam

bentuk apapun, termasuk penggunaan di dalam

ruangan. Tingginya biaya hidup akhir-akhir ini cukup

memberatkan sebagian kalangan, khususnya

masyarakat menengah ke bawah.Hal ini

menyebabkan semakin lama beban hidup

masyarakat menengah ke bawah semakin hari

semakin berat saja. Untuk itu kita perlu

melakukan berbagai macam penghematan. Salah

satunya adalah hemat listrik dalam ruangan.

Disamping itu Penghematan pemakaian listrik

juga termasuk ke dalam gaya hidup ramah

lingkungan. Penerangan cahaya sangat dibutuhkan

oleh banyak orang untuk menerangi di dalam suatu

kondisi ruangan atau tempat yang gelap, tetapi

masalahnya penerangan cahaya harus membutuhkan

sumber daya listrik untuk mengaktifkannya. PLN,

merupakan salah satu perusahaan yang bernaung atas

badan pemerintahan yang bertanggung jawab atas

pengelolaan segala sumber daya listrik di Indonesia.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan,

penulis mengidentifikasikan beberapa permasalahan

sebagai berikut :

1. Kurangnya kesadaran masyarakat tentang penghematan energi listrik (seperti

menyalakan lampu di siang hari) sementara

biaya listrik semakin mahal.

2. Adanya peraturan pemerintah tentang penghematan listrik.

Untuk memfokuskan penelitian, maka dibatasi

permasalahan hanya mencakup sebagai berikut:

1. Pada pembuatan program alat penghemat energi listrik untuk penerangan ruangan

menggunakan sensor cahaya.

2. Menggunakan mikrokontroler ATMega8535.

3. Program dibuat dengan bahasa basic menggunakan BASCOM.

Dari identifikasi masalah di atas maka penulis

memiliki maksud dan tujuan, adalah sebagai berikut :

1. Menciptakan suatu alat yang dapat mengontrol pemakaian listrik terhadap

penerangan ruangan.

2. Untuk memenuhi kebutuhan pemerintah diharapkan alat ini dapat mengontrol

pemakaian listrik.

2. Dasar Teori 2.1 Teori Arsitektur Komputer

Mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan

instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya,

bagian terpenting dan utama dari suatu sistem

terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang

dibuat oleh seorang programmer. Program ini

menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan

yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk

melakukan tugas yang lebih kompleks yang

diinginkan oleh programmer.[4]

Gambar II.2. Alur Kerja Mikrokontroler.[4]

2.2 Solid State Relay (SSR) Sebuah solid state relay (SSR) adalah saklar

elektronik, yang tidak seperti sebuah relay

elektromekanis tidak berisi bagian yang bergerak.

Jenis SSR adalah foto-coupled SSR, transformer-

coupled SSR, dan hibrida SSR Sebuah foto-

digabungkan SSR dan dikontrol oleh sinyal tegangan

rendah yang terisolasi secara optik dari beban. Sinyal

kontrol dalam foto yang biasanya digabungkan

dengan SSR energi adalah sebuah LED yang

mengaktifkan sebuah foto-dioda sensitif. Dioda

berputar pada back-to-back thyristor, silikon

penyearah terkendali, atau MOSFET transistor untuk

mengaktifkan beban.

2.3 Sensor Cahaya

LDR atau Light Dependent Resistor, yaitu resistor

yang besar resistensinya bergantung terhadap

intensitas cahaya yang menyelimuti permukannya

LDR, dikenal dengan banyak nama foto-resistor,

foto-konduktor, sel foto-konduktif, atau hanya foto-

sel. Dan yang sering digunakan dalam literature

adalah foto-resistor atau foto-sel.[7]

2.4 PWM (Modulasi Lebar Pulsa)

PWM (Pulse Width Modulation) adalah sebuah

metode pengendalian motor dengan cara mengatur

lebar pulsa yang dikirimkan pada frekuensi yang

tetap ke motor. Sinyal pengendali hanya berupa

sinyal on dan off. Dengan mengatur perbandingan

lamanya sinyal on dan off yang diberikan, maka dapat

diperoleh perubahan kecepatan pada motor, atau yang

dikenal dengan duty cycle. Duty cycle adalah waktu

sinyal pada kondisi on dibandingkan dengan periode

sinyal.[8]

Gambar 2.4 Duty Cycle .[8]

Gambar 2.4 menunjukkan contoh sinyal PWM untuk

beberapa tingkat duty cycle. Duty cycle 100%

menandakan motor bekerja pada kecepatan

maksimal, sedangkan nilai duty cycle yang semakin

kecil menyebabkan penurunan kecepatan putaran

motor yang dihasilkan.

2.5 LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah alat

peraga untuk menampilkan suatu karakter yang

dibangun dari dot pattern pada permukaan yang

terdiri dari liquid crystal fluid diantara dua lapisan

gelas (two of glass whose inner surface). Pada saat

diberi tegangan, cahaya diserap oleh crystal fluid dan

kemudian membentuk dot pattern. Pembentukan pola

disesuaikan dengan pemberian tegangan masing-

masing dot pattern. Sedangkan Liquid Crystal

Display Module (LCM) adalah sebuah LCD yang

telah dilengkapi pengontrol dan memori sebagai

penyimpan pola karakter. LCM memberikan

kemudahan dalam pemakaiannya. Untuk

menampilkan sebuah karakter, pemakai hanya

mengisikan data dan kontrol pada memori buffer

melalui pin dari LCM. LCD yang berkarakter dengan

jumlah 2 x 16 memiliki 2 baris yang masing-masing

terdiri dari 16 karakter. LCD ini memiliki 8-bit untuk

port data (D0 - D7), 3-bit control (RS, R/W, dan E), 3

Pin catu daya (VDD, V0, VSS) dan 2 pin untuk

backlight. Berikut ini contoh gambar bentuk dan

diagram blok internal LCD.

2.6 Lampu pijar Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang

dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui

filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan

cahaya kaca yang menyelubungi filamen panas

tersebut menghalangi udara untuk

berhubungandengannya sehingga filamen tidak akan

langsung rusak akibat teroksidasi.

2.7 Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM BASCOM-8535 adalah program BASIC compiler

berbasis Windows untuk mikrokontroler keluarga

8535 seperti AT89C51, AT89C2051, dan yang

lainnya.BASCOM-8535 merupakan pemrograman

dengan bahasa tingkat tinggi BASIC yang

dikembangkan dan dikeluarkan oleh MCS

Elektronik.Kita akan membahas penggunaan karakter,

tipe data, variable, konstanta, operasi-operasi

aritmatika dan logika, array, dan control

program.(Afrie Setiawan :2011).

2.8 Definisi UML Menurut (Dennis, Wixom, Tegarden, 2009) yang di

kutip pada buku Systems Analysis Design UML

Version 2.0 An Object-Oriented Approach

menerangkan :UML menyediakan kosa kata umum istilah object-oriented dan teknik diagram yang

cukup kaya untuk model proyek pengembangan

sistem dari analisis melalui implementasi.

3. Analisis Dan Perancangan Perangkat Lunak 3.1 Aliran Proses 3.1.1 Use Case Diagram Use case diagram digunakan untuk memodelkan dan

menyatakan unit fungsi/layanan yang disediakan oleh

system.Use case dibawah akan memperlihatkan

hubungan fungsionalitas sistem dengan fungsional

lainnya ataupun dengan aktor.

Gambar 3.1.1 Use Case Diagram Sistem

Pengendalian Cahaya Ruangan.

Tabel 3.1.1.1 Deskripsi Use Case Menerima

Intensitas Cahaya. Nama Use Case : Menerima Intensitas Cahaya

Deskripsi : Digunakan cahaya untuk menerima

intensitas cahaya ruangan kemudian di proses dan

mengeluarkan output.

Aktor yang terlibat : Cahaya

Kondisi awal : Mendeteksi Cahaya

Skenario

Aktor Reaksi Sistem

1. Menerima Intensitas Cahaya

2. Memproses Intensitas Cahaya

3. Mengeluarkan output

Kondisi Akhir : Mengeluarkan output dan

mengirim data intensitas cahaya

Tabel 3.1.1.2 Deskripsi Use Case Kondisi

Lampu. Nama Use Case : Kondisi Lampu

Deskripsi : Kondisi lampu akan menyesuaikan

intensitas cahaya.

Aktor yang terlibat : Cahaya

Kondisi awal : Mendeteksi Cahaya

Skenario

Aktor Reaksi Sistem

1. Menerima Intensitas Cahaya.

2. Kondisi lampu akan menyesuaikan

intensitas cahaya.

Kondisi Akhir : Kondisi lampu akan menyesuaikan

intensitas cahaya.

Tabel 3.1.1.3 Deskripsi Use Case

Menampilkan Informasi Intensitas Cahaya . Nama Use Case : Menampilkan Informasi Intensitas

Cahaya

Deskripsi : Digunakan pengguna untuk

melihat informasi intensitas cahaya

Aktor yang terlibat : Pengguna

Kondisi awal : Menerima data intensitas cahaya

Skenario

Aktor Reaksi Sistem

3 Melihat informasi intensitas cahaya

1. Menerima data 2. Menampilkan data

Kondisi Akhir : Menampilkan data

3.2 Struktur Organisasi Obyek dan Pesan Menggambarkan aspek keterurutan waktu dari pesan

yang disampaikan, atau menggambarkan aspek

struktur organisasi objek yang mengirim dan

menerima pesan dimodelkan dengan Sequence

Diagram.

Gambar 3.2.1 Sequence Diagram Mendeteksi

Cahaya Ruangan.

Gambar3.2.2 Sequence Diagram Menampilkan Data.

3.3 Pemodelan Perilaku Sistem Pemodelan perilaku sistem menggambarkan perilaku

dari sistem secara spesifik berdasarkan respon suatu

kondisi yang diterima oleh suatu objek dalam sistem.

3.3.1 State Diagram

Gambar 3.3.1 State Diagram Sistem Pengendalian

Cahaya Ruangan.

4. Ananlisis Dan Perancangan Perangkat Keras

4.1 Blok Diagram Bab ini menjelaskan mengenai komponen yang

membangun alat penghemat energi listrik dengan

sensor cahaya berbasis mikrokontroler berdasarkan

landasan teori. Gambar 4.1 merupakan diagram blok

keseluruhan dari sistem.

Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian

Cahaya Ruangan.

4.2 Subsistem Perangkat Input

4.2.2 Sistem Kendali Alat Sistem minimum mikrokontroler adalah sistem

elektronika yang terdiri dari komponen-komponen

dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler

untuk dapat berfungsi dengan baik. Pada umumnya,

suatu mikrokontroler membutuhkan dua elemen

(selain power supply) untuk berfungsi: Kristal

Oscillator (XTAL), dan rangkaian RESET. Analogi

fungsi Kristal Oscillator adalah jantung pada tubuh

manusia. Perbedaannya, jantung memompa darah dan

seluruh kandungannya. Sedangkan XTAL memompa

data. Dan fungsi rangkaian RESET adalah untuk

membuat mikrokontroler memulai kembali

pembacaan program, hal tersebut dibutuhkan pada

saat mikrokontroler mengalami gangguan dalam

meng-eksekusi program. Pada sistem minimum AVR

khususnya ATmega 8535 terdapat elemen tambahan

(optional), yaitu rangkaian pengendalian ADC:

AGND(=GND ADC), AVCC(VCC ADC), dan

AREF(=Tegangan Referensi ADC). Jangan lupa

tambahkan konektor ISP untuk mengunduh

(download) program ke komputer.

LCD(Liquid

Crystal Display)

Sensor

Cahaya

Mikrokontroler

ATMEGA 8535

PWM (Pulse

Width

SSR (Solid

State Relay)

Lampu

Pijar

Gambar 4.2.1 Layout Posisi Komponen ATmega

8535

4.3 Subsitem Perangkat Output

4.2.1 LCD Proyektor LCD bekerja berdasarkan prinsip

pembiasan cahaya yang dihasilkan oleh panel-panel

LCD. Panel ini dibuat terpisah berdasarkan warna-

warna dasar, merah, hijau dan biru (R-G-B) sehingga

terdapat tiga panel LCD dalam sebuah proyektor.

Warna gambar yang dikeluarkan oleh proyektor

merupakan hasil pembiasan dari panel-panel LCD

tersebut yang telah disatukan oleh sebuah prisma

khusus.

Gambar 4.2.1 Hubungan LCD16x2 dengan

Mikrokontroler.

4.2.2 Sensor Cahaya

Sensor cahaya berbasis LDR (Light Dependent

Resistor) atau biasa juga disebut dengan

photoresistor, yaitu komponen elektronika yang

bersifat resistif yang resistansi berubah jika

kecerahan cahaya yang mengenai permukaannya

berubah.

Gambar 4.2.2 Layout Rangkaian Sensor.

4.4 Mekanisme Keseluruhan

Keterangan :

1. Sensor Cahaya atau LDR (Light Dependent Resistor)

2. ATMega 8535 3. LCD 2 X 16 (Liquid Crystal Display) 4. Lampu Pijar 5. SSR (Solid State Relay)

5.2 Pengujian Perangkat Input

5.2.1 Pengujian Sensor

Gambar IV.2.1 Pengujian sensor ke LCD.

5.3 Pengujian Perangkat Output

5.3.1 Pengujian LCD

Gambar 5.3.1 Pengujian rangkaian LCD

6. Kesimpulan Dan Saran Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem

kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, maka dapat

diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Tanggapan sensor terus berubah-ubah dikarenakan cuaca pada lingkungan sekitar berubah tiba-tiba

dari terang menjadi mendung

2. Pengujian Sensor dimana hasil dari analisa dapat bekerja dengan baik pada saat mendeteksi cahaya

dan memberikan hasil posisi output yang tertuju

pada LCD.

Adapun saran tambahan yang diperlukan dalam

meningkatkan kemampuan alat adalah sebagai berikut :

1. Pengembangan selanjutnya diharapkan tidak hanya menggunakan satu lampu saja.

2. Selanjutnya alat ini akan dikembangkan dengan menambahkan perangkat smartphone untuk

mengetahui dan memantau informasi kinerja alat

pengendalian cahaya dari jarak jauh via sms.

DAFTAR PUSTAKA

Buku :

Afrie, Setiawan. (2011). 20 Aplikasi

Mikrokontroler ATMEGA8535, ATMEGA16

menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta: ANDI

Offset

Internet :

[1] Instruksi Presiden (Inpres) no 13 tahun 2011

tentang penghematan energi.

http://prokum.esdm.go.id/inpres/2011/Inpres%20

013%202011.pdf diakses pada tanggal 10

Agustus 2014 pukul 12.57

[2]Anonim,

http://www.pengertianahli.com/2013/08/pengertia

n-sistem- menurut-para-ahli.html diakses pada

tanggal 10 Agustus 2014 pukul 10.57

[3] Anonim, http://id.shvoong.com/business-

management/management/2290028-pengertian-

dan-definisi-controlling-pengendalian/ diakses

pada tanggal 20 Agustus 2014 pukul 10.57

[4]Hermawan Sutanto,

http://mikrokontroler.tripod.com/6805/bab1.htm

diakses pada tanggal 15 Agustus 2014 pukul

14.57

[5]Anonim,

http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchwor

d=ATMEGA8535 diakses pada tanggal 15

Agustus 2014 pukul 16.53

[6]Anonim,

https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esr

c=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=

0CEAQFjAD&url=http%3A%2F%2Funhas.ac.id

%2Ftahir%2FBAHAN-

KULIAH%2FELIN%2Ftugas-

2011%2FMuflih%2FSOLID%2520STATE%252

0RELAY.docx&ei=oHzwU46xLseeugSCs4CYD

A&usg=AFQjCNGTBlLKwUfxeeYzXVEmIZO

wE-S4Yw diakses pada tanggal 15 Agustus 2014

pukul 16.53

[7]Anonim,

http://depokinstruments.com/2011/07/29/teori-

dasar-ldr-dan-rangkaian-ldr-dalam-

pengembangan/#more-1482 diakses pada tanggal

15 Agustus 2014 pukul 17.03

[8]Anonim, http://depokinstruments.com/?s=pwm

diakses pada tanggal 16 Agustus 2014 pukul

17.05

[9]Anonim,

http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_pijar diakses

pada tanggal 16 Agustus 2014 pukul 17.05

[10]Dennis, Wixom, Tegarden, 2009

http://tmohammed.files.wordpress.com/2011/10/s

ystem-analysis-and-design-with-uml-version-2-

0.pdf diakses pada tanggal 18 Agustus 2014 pukul

01.29