1
TUGAS AKHIR
SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU
PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK PERUMAHAN
oleh :
ACHMAD AZHARI BEBETO
140309245093
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
2
SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU
PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK PERUMAHAN
TUGAS AKHIR
KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU
SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
ACHMAD AZHARI BEBETO
140309245093
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
3
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU
PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK PERUMAHAN
Disusun oleh :
ACHMAD AZHARI BEBETO
140309245093
Pembimbing I, Pembimbing II,
Nuryanti, S.T., M.T. Qory Hidayati, S.T., M.T.
NIDN.1129117603 NIDN. 0714118601
Penguji I, Penguji II,
Fathur Zaini R.S., S.T., M.T. Drs. Suhaedi, M.T.
NIDN. 0028088503 NIDN. 1121019102
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektronika
Drs. Suhaedi, M.T.
NIDN. 1121019102
4
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Achmad Azhari Bebeto
Tempat, tanggal lahir : Balikpapan, 12 Juli 1996
NIM : 140309245093
Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “ SISTEM EFISIENSI
ENERGI LISTRIK PADA LAMPU PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK
PERUMAHAN ” adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik
sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam kutipan yang saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan saya buat dengan sebenar – benarnya, dan apabila
pernyataan tidak benar saya bersedia menerima sanksi akademis.
Balikpapan, 21 Juli 2017
Mahasiswa,
Achmad Azhari Bebeto
NIM. 140309245093
5
SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademis Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda
tangan dibawah ini :
Nama : Achmad Azhari Bebeto
Tempat, tanggal lahir : Balikpapan, 12 juli 1996
NIM : 140309245093
Program studi : Teknik elektronika
Judul TA : Sistem efisiensi energi listrik pada lampu
penerangan jalan di komplek perumahan.
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk
memberikan hak kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan,
mengalih media atau format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data
(database), merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.
Dibuat di : Balikpapan
Pada tanggal : 21 juli 2017
Yang menyatakan,
Achmad Azhari Bebeto
NIM. 140309245093
6
Teruntuk ALLAH SWT yang maha pengasih yang telah memberikan
berbagai macam nikmat yang sama sekali tak bisa saya balas,
Teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang telah memperjuangkan
Islam dan ilmu pengetahuan bagi umat manusia,
Teruntuk ayahanda Anwar effendi dan ibunda Rosfida
yang telah bekerja keras membanting tulang
Demi anaknya yang tak tahu cara membalas budi,
Teruntuk kerabat dan sahabat BEM 2015 seperjuangan yang telah
mendukung dan menyemangati,
Teruntuk Himpunan Mahasiswa Islam yang telah memberikan banyak
Ilmu dan membukakan pola fikir,
Teruntuk teman – teman Teknik Elektronika Industri 2014,
Teruntuk Rahmatiana ismi annisa,
.
.
.
7
ABSTRACT
This final project is aims to design, manufacture and test the energy efficiency
system of electricity in street lighting. This research was conducted in room 207
Department of Electronic Engineering State Polytechnic State of Balikpapan in
April 2017 - July 2017.
This final project is done using R and D method (Research and Development)
which includes planning, designing, manufacturing and testing tool which is done
by making system tool with input in the form of LDR sensor. Control system is
Arduino MEGA2560 microcontroller. LED output system that functioned as street
lighting and servo motor which functioned as automatic portal door at prototype
of residential complex. The electrical energy efficiency system will be active when
the LDR sensor does not detect the sun's light. This system utilizes boost converter
method that can increase the value of DC voltage.
The use of battery power with a very efficient make this automatic system last long
though LED lights are always on. With this automated system, it can facilitate the
work of administrators of residential complex and can improve the security
system.
Keywords: Arduino MEGA2560, Boost converter, LED, Servo, Lithium-ion.
8
ABSTRAK
Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang, membuat dan menguji sistem
efisiensi energi listri pada lampu penerangan jalan. Penelitian ini dilaksanakan di
ruangan 207 Jurusan Teknik Elektronika Industri Politeknik Negeri Balikpapan
pada bulan April 2017 – Juli 2017.
Tugas akhir ini dilakukan menggunakan metode R dan D (Research and
Development) yang meliputi perencanaan, perancangan, pembuatan dan
pengujian alat yang dilakukan dengan pembuatan sistem alat dengan input berupa
sensor LDR. Sistem kendali berupa mikrokontroler Arduino MEGA2560. Sistem
output berupa LED yang difungsikan sebagai lampu penerangan jalan dan motor
servo yang difungsikan sebagai pintu portal otomatis pada prototype komplek
perumahan. Sistem efisiensi energi listrik akan aktif ketika sensor LDR tidak
mendeteksi adanya cahayanya matahari. Sistem ini memanfaatkan metode boost
converter yang dapat menaikkankan nilai tegangan DC.
Penggunaan daya battery dengan sangat efisien membuat sistem otomatis ini tetap
bertahan lama walaupun lampu LED selalu menyala. Dengan sistem otomatis ini,
maka dapat memudahkan pekerjaan pengurus komplek perumahan dan dapat
meningkatkan sistem keamanan.
Kata kunci : Arduino MEGA2560, Boost converter, LED, Servo, Lithium-ion.
9
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang telah melimpahkan rahmat dan karunia kepada
kita semua.Teriring salam dan do’a kepada Rasulullah Muhamad, keluarga,
sahabat dan pengikutnya hingga akhir masa.
Laporan tugas akhir ini saya buat sebagai salah satu syarat ketuntasan
kegiatan akademik semester enam pada jurusan elektronika Politeknik Negeri
Balikpapan.Laporan tugas akhir ini diharapkan pula akan memberi manfaat
kepada semua pihak sebagai sumber informaasi dan referensi dalam rangka
melakukan peningkatan kualitas akademik dari waktu ke waktu.
Laporan tugas akhir dengan judul “ SISTEM EFISIENSI ENERGI
LISTRIK PADA LAMPU PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK
PERUMAHAN” adalah sebuah laporan dari hasil perancangan alat dengan sistem
yang dibuat ketika mengerjakan tugas akhir.Melalui perancangan tersebut, saya
mencoba mengembangkan sebuah ilmu elektronika dalam hal fungsi dan struktur
rancangannya.
Ucapan terima kasih saya sampaikan pula kepada beberapa pihak.Pertama,
terima kasih kepada kedua orang tua saya dan keluarga yang telah mendukung
penuh segala usaha.Kedua, terima kasih kepada doesen pembimbing dan civitas
akademik yang telah banyak membantu selama mengerjakan tugas di
kampus.Ketiga, terima kasih kepada rekan-rekan baik yang satu tim perancangan
maupun teman pada umumnya yang turut serta berkontribusi dalam
terselesaikannya tugas ini serta banyak pihak yang berjasa namun tidak dapat saya
sebutkan satu per satu.
Sebagai manusia biasa, saya menyadari bahwa laporan ini tidak
sempurna.Oleh karena itu, kritik dan saran sangat di butuhkan agar adanya
perbaikan dimasa yang akan datang.
Balikpapan, 21 juli 2017
Penulis,
10
DAFTAR ISI
Halaman judul ....................................................................................................... .i
Lembar pengesahan..............................................................................................iii
Surat pernyataan...................................................................................................iv
Lembar persembahan...........................................................................................vi
Abstract.................................................................................................................vii
Abstrak................................................................................................................viii
Kata pengantar......................................................................................................ix
Daftar isi..................................................................................................................x
Daftar gambar......................................................................................................xii
Daftar tabel..........................................................................................................xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah...........................................................................................2
1.3 Batasan Masalah.............................................................................................2
1.4 Tujuan Tugas Akhir........................................................................................3
1.5 Manfaat Tugas Akhir......................................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka.............................................................................................4
2.2 Arduino Mega 2560........................................................................................4
2.3 LDR................................................................................................................7
2.4 Sel Surya (Photovoltaic).................................................................................8
2.5 Laser...............................................................................................................8
2.6 Motor Servo....................................................................................................9
2.7 Boost Converter............................................................................................11
2.8 Lithium Charge Module................................................................................11
BAB III PERANCANGAN
3.1 Jenis Tugas Akhir.........................................................................................12
3.2 Tempat dan Waktu Tugas Akhir...................................................................12
11
3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan......................... ................................12
3.4 Proses Perencanaan.......................................................................................13
3.5 Perancangan Sistem......................................................................................15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Sensor LDR.................................................................................18
4.2 Pengujian Laser dan LDR.............................................................................20
4.3 Pengujian Motor Servo.................................................................................20
4.4 Pengujian Sistem Penerangan Lampu Jalan.................................................22
4.5 Pengujian Photovoltaic.................................................................................23
4.6 Pengujian Battery..........................................................................................24
4.7 Pengujian Keseluruhan.................................................................................27
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan...................................................................................................32
5.2 Saran.............................................................................................................32
Daftar pustaka.....................................................................................................xiv
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Arduino Mega 2560..........................................................5
Gambar 2.2 Wujud sensor LDR........................................................................7
Gambar 2.3 Bentuk simbol LDR......................................................................8
Gambar 2.4 Motor Servo..................................................................................9
Gambar 2.5 Kendali Motor Servo...................................................................10
Gambar 2.6 Boost Converter..........................................................................11
Gambar 2.7 Lithium Charge Module .............................................................11
Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan...........................................................14
Gambar 3.2 Blok diagram perancangan..........................................................15
Gambar 3.3 Diagram alir sistem penghematan lampu penerangan jalan........16
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian sensor LDR..............................................18
Gambar 4.2Tampilan serial monitor pembacaan nilai resistansi LDR...........19
Gambar 4.3 Pengujian motor servo.................................................................21
Gambar 4.4 Pengujian photovoltaic................................................................23
Gambar 4.5 Pengujian battery........................................................................24
Gambar 4.6 Denah prototype perumahan.......................................................27
Gambar 4.7 Grafik waktu terhadap nilai tegangan.........................................31
Gambar 4.8 Prototype komplek perumahan...................................................31
13
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alat yang digunakan.......................................................................12
Tabel 3.2 Bahan yang digunakan....................................................................13
Tabel 4.1 Hasil pembacaan nilai resistansi LDR............................................19
Tabel 4.2 Hasil pengujian Laser dan LDR.....................................................20
Tabel 4.3 Hasil pengujian motor servo...........................................................21
Tabel 4.4 Hasil pengujian lampu....................................................................22
Tabel 4.5 Hasil photovoltaic...........................................................................23
Tabel 4.6 Hasil pengujian pengisian daya battery..........................................26
Tabal 4.7 hasil pengujian kondisi malam........................................................28
Tabal 4.8 hasil pengujian kondisi pagi............................................................29
Tabal 4.9 hasil pengujian Efisiensi battery.....................................................30
14
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kota Balikpapan adalah salah satu kota besar di negara Indonesia, di kota
ini terdapat banyak komplek – komplek perumahan modern yang tersebar di
penjuru kota Balikpapan. Pada setiap komplek perumahan terdapat fasilitas
penerangan di malam hari. Penerangan yang baik diperlukan pada setiap badan
jalan, walaupun masih ada beberapa bagian badan jalan yang belum mendapatkan
fasilitas penerangan pada saat malam hari.
Dengan kondisi penerangan jalan yang menggunakan lampu jenis merkuri
yang membutuhkan daya yang besar setiap lampunya sehingga daya listrik yang
digunakan sangat besar pula pada 1 ruas badan jalan komplek perumahan. Hal ini
merupakan salah satu penyebab banyaknya pengeluaran biaya pembelian daya
listrik dari penyuplai daya listrik yaitu PLN ( Perusahaan Listrik Negara).
Lampu merkuri adalah lampu yang menggunakan daya sebesar 250 watt
dengan penerangan yang konstan. Dengan menggunakan sistem efiensi
penerangan jalan ini, penggunaan daya dapat dikurangi, serta pencahayaannya
dapat diatur berdasarkan kendaraan yang lewat pada jalan tersebut.
Penggunaan daya pada penerangan lampu jalan dapat diefisiensikan dalam
dalam segi penggunaan daya maupun pengeluaran biaya. Jika penerangan lampu
jalan tidak menggunakan listrik dari perusahaan listrik negara maka dapat
menghemat biaya pembelian daya listrik. Photovoltaic atau biasa disebut panel
surya dapat menghasilkan energi listrik yang berasal dari energi panas cahaya
matahari, namun apabila hanya menggunakan photovoltaic, maka penggunaan
daya listrik masih tetap besar. Dengan masih adanya permasalahan pada
penggunaan daya yang besar maka harus ada sebuah sistem penghematan
penggunaan daya listrik yang dihasilkan oleh photovoltaic.
Sistem penghematan daya listrik adalah sistem yang diatur menggunakan
metode boost converter dimana switchingnya berdasarkan pulse width modulation
15
(PWM) yang mendapat input dari sensor yang mendeteksi obyek yang
melewatinya. Boost converter merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika
yang dapat mengubah nilai tegangan DC pada nilai tertentu menjadi tegangan DC
yang lebih tinggi. Untuk mendapatkan tegangan yang lebih tinggi dari pada
masukannya, boost converter menggunakan komponen switching untuk mengatur
duty cycle nya. Duty cycle adalah proporsi waktu dimana komponen, perangkat,
atau sistem dioperasikan.
Budi Mulyawan, Wismiana, dan Evyta (2013) dalam tulisan karya ilmiah
Universitas Pakutan Bogor mengatakan bahwa, “Memanfaatkan photovoltaik
yang sudah tidak digunakan oleh masyarakat menjadi sumber listrik yang
kemudian akan digunakan sebagai lampu PJU yang mempunyai nilai manfaat
lebih bagi masyarakat sebagai alat bantu pengguna jalan untuk meningkatkan
keselamatan pengguna jalan serta mendukung keamanan lingkungan serta
menunjang aktifitas perekonomian dan mobilitas masyarakat di malam hari”.
Sistem penghematan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum ini
memanfaatkan fasilitas delay yang ada pada Arduino. Delay berfungsih sebagai
pengatur waktu bagi lampu penerangan jalan. Sistem ini menggunakan sensor
LDR yang akan diletakkan pada masing – masing bagian badan jalan komplek
perumahan.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir :
1. Bagaimana pengaplikasian delay pada Arduino Mega 2560 sebagai
pengontrol dalam sistem penghematan energi lampu penerangan jalan
pada komplek perumahan?
2. Bagaimana implementasi metode boost converter pada sistem
penghematan energi lampu penerangan jalan pada komplek perumahan?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang telah ditentukan agar tidak menyimpang dari
spesifikasi adalah :
16
1. Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Mega 2560.
2. Sistem penghematan energi lampu penerangan jalan pada komplek
perumahan hanya berupa prototype.
3. Sensor LDR digunakan sebagai pemicu jalannya sistem.
4. Pada prototype ini, Sensor LDR hanya akan mendeteksi kendaraan
yang melintas.
5. Sisa daya pada battery akan digunakan untuk membuka pintu portal
komplek perumahan pada prototype.
1.4 Tujuan Tugas Akhir
Tujuan tugas akhir ini adalah :
1. Merancang alat dengan sistem penghematan energi listrik pada lampu
penerangan jalan .
2. Merancang sistem lampu penerangan jalan yang lebih effisien dan
ramah lingkungan.
3. Mengaplikasikan sisa penghematan energi listrik yang ada pada battery
ke alat alat lain agar lebih bermanfaat.
4. Membantu pekerjaan security komplek perumahan untuk menyalakan
lampu penerangan jalan secara otomatis.
1.3 Manfaat Tugas Akhir
Manfaat dilakukannya tugas akhir ini adalah :
1. Menghemat penggunaan energi listrik yang belebihan pada lampu
penerangan jalan.
2. Mengurangi pengeluaran biaya pembelian daya listrik pada PT. PLN.
3. Menciptakan sumber daya energi listrik yang ramah lingkungan dan
bermanfaat.
4. Mengurangi resiko terjadinya tindak kejahatan seperti pencurian pada
komplek perumahan.
17
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Sebuah sistem pada Sistem Efiensi Energi Listrik Pada Lampu Penerangan
Jalan di Komplek Perumahan sudah pernah dibuat dan digunakan, namun dengan
pengimplementasian yang berbeda.
M. Imansyah, Arman Jaya, dan irianto (2011) dengan judul tugas akhir
Sistem Penerangan Jalan Umum (PJU) Berdasarkan Jumlah Kendaraan Untuk
Efisiensi Pemakaian Energi Listrik mengatakan bahwa, “Dalam penerangan jalan
TOL, kendaraan yang melintasi gerbang jalan TOL akan terbaca oleh sensor
phototransistor yang difungsikan sebagai inisialisasi jumlah kendaraan yang
melewati jalan TOL, sehingga dari mikrokontroler dapat membedakan jumlah
data yang dikirim oleh phototransistor sebagai bagian pengaturan lebar pulsa
untuk pensaklaran mosfet pada buck converter sehingga tegangan keluar dapat
diatur dan penerangan LED akan dapat diatur sesuai kendaraan yang melewati
jalan TOL”.
Muamar, Jefri lianda, dan Amri Syaiful (2010) dengan judul penelitian
Penerangan Jalan Umum Menggunakan Photovoltaic menyebutkan bahwa
“Energi alternatif merupakan Energi yang banyak dibicarakan dan dikembangkan
oleh ilmuan sekarang khususnya Energi listrik. Pada saat ini energi alternatif yang
banyak dikembangkan adalah tenaga angin, tenaga air, tenaga panas bumi dan
tenaga surya. Diantara Energi tersebut, tenaga surya merupakan Energi yang
cukup menjanjikan di Indonesia”.
2.2 Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 adalah papan pengenmbangan mikrokontroler yang
berbasis Arduino dengan menggunakan Chip ATmega2560. Board ini memiliki :
1. Pin I/O sejumlah 54 buah;
2. Pin digital I/O (15 pin diantaranya adalah PWM);
3. Pin input analog sejumlah 16;
18
4. Pin UART sejumlah 4 pin (serial port hardware);
5. Sebuah oscillator 16 Mhz;
6. Sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset.
Board ini sudah sangat lengkap, sudah memiliki segala sesuatu yang
dibutuhkan untuk sebuah mikrokontroler. Dengan penggunaan yang cukup
sederhan, board ini tinggal dihubungkan dengan power dari USB ke PC atau
melalui adaptor AC/DC ke jack DC. Berikut adalah bentuk Arduino Mega 2560
dapat dilihat pada gambar 2.1:
Gambar 2.1 Bentuk Arduino Mega 2560
Sumber (https://www.sainsmart.com)
Didalam board Arduino terdapat beberapa fungsi yaitu :
1. Power Supply
Board Arduino Mega 2560 dapat ditenagai dengan power yang
diperoleh dari kabel USB, atau via power supply eksternal. Pilihan
power yang digunakan akan dilakukan secara otomatis. External power
supply dapat diperoleh dari adaptor AC-DC atau bahkan baterai,
melalui jack DC yang tersedia, atau menghubungkan lansung GND
dengan pin Vin yang ada pada board.
Board dapat beroprasi dengan dengan power dari external power supply
yang memiliki tegangan antara 6V hingga 20V. Namun ada beberapa
hal yang harus diperhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi
tegangan kurang dari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni
5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak
sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa
19
over heat yang pada akhirnya bisa merusak board. Dengan demikian,
tegangan yang direkomendasikan adalah 7V hingga 12V.
Beberapa pin power pada Arduino Mega 2560:
GND, ini adalah ground atau negatif;
Vin, ini adalah pun yang digunakan jika ingin memberikan power
lansung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang
disarankan 7V hingga 12V.
Pin 5V, ini adalah pin output dimana pin tersebut mengalir
tegangan 5V yang telah melalui regulator.
3V3, ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan
tegangan 3.3V yang telah melalui legulator.
IOREF, ini adalah pin yang menyediakan refrensi tegangan
mikrokontroler. Biasanya digunakan pada board shield untuk
memperoleh tegangan yang sesuai.
2. Memori
Chip Atmega2560 pada Arduino memiliki memori 256Kb, dengan 8Kb
dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM
8Kb, dan EEPROM 4Kb, yang dapat dibaca – tulis dengan
menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.
3. Input dan Output (I/O)
Arduino Mega 2560 memiliki jumlah pin terbanyak dari semua papan
pengenmbangan Arduino. memiliki 54 buah digital pin yang dapat
digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi
pinMode(), digitalWrite(), dan digital(read). Pin – pin tersebut bekerja
pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima
arus sebesar 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50K Ohm
(secara default dalam posisi disconect). Nilai maximum adalah 40mA,
yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan Chip
mikrokontroler.
Arduino Mega 2560 memiliki 16 buah input analog. Masing – masing
pin analog tersebut memiliki resolusi 10bits ( jadi bisa memiliki 1024
nilai). Secara default, pin – pin tersebut diukur dari ground ke 5V,
20
namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi
analogReference().
4. Komunikasi
Arduino Mega memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroler lainnya. Chip
Atmega2560 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang
tersedia di pin 0 (Rx) dan pin 1 (Tx). Chip yang terdapat pada board
berfungsih menterjemahkan bentuk komunikasi melalui USB dan akan
tampil sebagai Virtual Port di komputer. Firmware 16U2 menggunakan
driver USB standar sehingga tidak membutuhkan driver tambahan.
2.3 LDR
LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasa digunakan
sebagai detector cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent
Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah
elekrtroda pada permukaannya.
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut
menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya
ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya
redup, LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki
resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom
bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi
konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada
saat cahaya terang. Bentuk LDR dapat dilihat pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Wujud sensor LDR
(sumber : http://teknikelektronika.com/)
21
Pada prototype ini sensor LDR difungsikan untuk menjadi input yang akan
memicu mulainya sistem. Sensor LDR difungsikan untuk menjadi pendeteksi
cahaya sinar matahari dan juga sebagai penerima cahaya laser. Simbol LDR dapat
dilihat pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Bentuk simbol sensor LDR
(sumber : http://teknikelektronika.com/)
2.4 Sel Surya (Photovoltaic)
Sel surya atau juga sering disebut Photovoltaic adalah divais yang mampu
mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut
sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya
matahari yang sampai ke bumi, walaupun selain dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi
panasnya melalui sistem solar thermal.
Menurut Dedy Rusmady (2007) dalam bukunya yang berjudul Mengenal
Teknik Elektronika mengatakan “Sel photovoltaik adalah bahan semikonduktor
yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga listrik. Jadi photovoltaik ini adalah
bahan semikonduktor yang diproses sedemikian rupa sehingga apabila bahan
tersebut terkena sinar matahari atau cahaya, maka akan mengeluarkan tegangan
listrik arus searah. Photovoltaik ini juga sejenis dengan dioda yang tersusun atas
PN junction”.
2.5 Laser
Laser adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation atau cahaya yang dikuatkan dari stimulus emisi/pancaran radiasi. Laser
adalah sebuah alat yang menghasilkan pancaran cahaya radiasi elektromagnetik
yang koheren, intensitas tinggi, mudah diarahkan, dan mempunyai lintasan lurus.
Cahaya yang koheren berarti sinar-sinarnya menghasilkan bukit dan lembah
secara bersamaan setiap waktu (sama fasa). Pembentukan laser terjadi jika suatu
22
atom yang berada pada tingkat eksitasi disinari dengan foton tertentu yang sesuai
sehingga terangsang dan turun ke tingkat energi yang lebih rendah dengan
memancarkan foton cahaya tertentu pula. Cahaya radiasi ini bisa berasal dari sinar
inframerah, cahaya tampak, atau ultraviolet.
2.6 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali
dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada
motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali
ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari
sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan
rangkaian kontrol. Bentuk motor servo dapat dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Motor Servo
(sumber : http://zonaelektro.net/)
Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu
(axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan
lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.
Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW)
dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan
memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Operasional motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20
ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut
maksimum.
23
Apabila motor servo diberikan pulsa dengan besar 1.5 ms mencapai gerakan
90°, maka bila kita berikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0°
dan bila kita berikan pulsa lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180°. Cara
kerja motor servo dapat dilihat pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Kendali motor servo
(sumber : http://zonaelektro.net/)
Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya
diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan
frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor
dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral).
Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5 ms,
maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise,
CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty
cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle
dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar searah
jarum jam (Clock Wise, CW) dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap
besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut
24
2.7 Boost Converter
Boost-converter adalah konverter peningkat tegangan khusus yang
menerapkan sistem SMPS (Switching Mode Power Supply). Boost-converter
memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi tinggi dan
bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan (sebagaimana layaknya SMPS).
Karena itu di dalam sebuah rangkaian boostk-converter selalu terdapat generator
sinyal, transistor penguat, dioda, kondensator dan induktor. Bentuk boost
converter dapat dilihat pada gambar 2.6
Gambar 2.6 Boost Converter
(Sumber : http://www.sandielektronik.com/)
2.8 Lithium Charge Module
Lithium charge module adalah perangkat yang digunakan sebagai pengatur
pengisi daya pada battery Lithium-ion. bentuk lithium charge module dapat dilihat
pada gambar 2.7
Gambar 2.7 Lithium charge module
(Sumber: http://www.sandielektronik.com/)
25
BAB III
PERANCANGAN
3.1 Jenis Tugas Akhir
Jenis tugas akhir adalah perancangan dan pembuatan prototype sistem
penghematan penggunaan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum.
3.2 Tempat dan Waktu Tugas Akhir
Tempat tugas akhir dilaksanakan di Politeknik Negeri Balikpapan, Gedung
elektronika, Jalan Soekarno Hatta KM. 8 Balikpapan utara. Waktu Tugas Akhir
mulai tanggal 1 Mei 2017 sampai dengan 12 Juli 2017.
3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan
Tugas akhir tentang perancangan dan pembuatan prototype sistem
penghematan penggunaan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum
berbasis Arduino Mega 2560.
Tabel 3.1 Alat yang digunakan
No Nama alat Spesifikasi
1 Solder 40 Watt
2 Tang jepit -
3 Tang potong -
4 Glue Gun -
5 Bor Mata Bor 1mm-5mm
6 Gunting -
7 Selotip -
8 Gerinda -
9 Timah -
10 Double tip -
11 Gergaji kayu -
12 Gergaji besi -
13 Lem kayu -
26
Tabel 3.2 Bahan yang digunakan
No Nama bahan Spesifikasi Keterangan
1 Mikrokontroler Arduino Mega
2560 Sebagai otak dari sistem
2 Step Up boost
converter -
Berfungsih untuk menaikkan
nilai tegangan DC
3 LED - Berfungsih sebagai lampu jalan
4 Motor Servo SG90 Sebagai penggerak pintu portal.
5 Battery 6 V Sebagai Catu Daya
6 Laser 5 V Sebagai penghasil cahaya yang
akan di deteksi oleh LDR
7 LDR 1000 Ohm Sensor cahaya
8 Photovoltaic 6 V 1 A
Sebagai penyerap energi
matahari yang akan di konversi
menjadi energi listrik
9 Lithium charge
module 5V pengontrol pengisian daya
Alat dan bahan yang digunakan adalah komponen – komponen penyusun
protoype sistem efisiensi energi listrik pada lampu penerangan jalan di komplek
perumahan.
3.4 Proses Perencanaan
Proses perancangan alat dimulai dari pembuatan program yang akan di-
upload ke Arduino. Setelah program dibuat kemudian di upload ke Arduino dan
mulai perakitan setiap modul. Setelah semua modul terakit kemudian lakukan
proses percobaan / pengujian pada masing-masing modul apakah sesuai dengan
yang telah diprogram.
Apabila alat yang telah diprogram berjalan sesuai yang diinginkan maka alat
dapat digunakan, namun apabila alat – alat yang diprogram masih belum
27
berfungsih sesuai dengan yang diinginkan maka akan dilakukan perakitan alat
kembali dan seterusnya. Pada gambar 3.1 menjelaskan secara rinci mengenai
proses perancangan alat.
Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan
Dari gambar 3.1 dapat diketahui bahwa hal yang akan dilakukan pertama
kali adalah perancangan program, setelah itu dilakukan perakitan alat. Ketika
perakitan telah selesai maka akan dilakukan pengujian – pengujian alat utama
yang menyusun prototype. Apabila alat tidak berfungsih dengan baik, maka akan
dilakukan kembali perakitan alat lalu pengujian kembali. Jika alat telah berfungsi
dengan baik maka prototype dapat diselesaikan.
28
3.5 Perancangan Sistem
Pada sistem perancangan penghematan penggunaan energi listrik lampu
penerangan jalan umum menggunakan input dari sinar laser yang terdeteksi oleh
sensor cahaya LDR. Ketika sensor cahaya LDR tidak menerima cahaya dari laser
karena cahaya laser diputus oleh kendaraan yang melewati, maka sistem akan
bekerja. Sistem ini dikendalikan oleh mikrokontroler Arduino Mega 2560. Blok
diagram perancangan sistem dapat dilihat pada gambar 3.2
Sinar matahari
Photovoltaic
Lithium Charge Module
Battery
Boost Converter
Arduino MEGA2560 Lampu LED
Motor Servo
LDR utama
LDR Lampu
LDR 1 pintu
LDR 2 pintu
Laser
Laser
Laser
Sinar Matahari
Gambar 3.2 Blok diagram perancangan
Pada gambar 3.2 Blok diagram perancangan dapat di ketahui bahwa input
dari sistem yaitu berupa 3 LDR. LDR utama berfungsih untuk mendeteksi sinar
matahari, apabila sinar matahari terdeteksi maka LED tidak akan menyala.
Sebaliknya, apabila LDR 1 mendeteksi tidak adanya sinar matahari maka LED
akan menyala namun redup.
29
Ketika LED telah menyala namun redup. Maka LDR lampu yang berfungsih
sebagai penerima cahaya laser akan berfungsih. Saat cahaya laser terputus akibat
kendaraan yang melintas maka LED akan menyala terang. Dan LDR pintu
berfungsih sebagai pembuka atau penutup pintu portal.
Adapun diagram alir sistem penghematan lampu penerangan penerangan
jalan komplek dan pintu portal dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Diagram alir sistem penghematan lampu penerangan jalan dan
pintu portal
30
Ketika LDR utama mendeteksi cahaya matahari, maka lampu akan menyala
redup, apabila tidak lampu akan tetap dalam kondisi mati. Jika lampu dalam
kondisi menyala redup, dan LDR lampu mendeteksi adanya kendaraan yang
melewati jalan maka lampu akan menyala terang selama 3 detik. Jika tidak, lampu
akan tetap dalam kondisi redup. Ketika LDR 1 pintu mendeteksi kendaraan
melintasi jalan, maka pintu portal akan terbuka, dan apabila LDR 2 pintu
mendeteksi kendaraan tersebut melintasi pintu portal maka pintu akan menutup
kembali.
31
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam memeriksa rancangan sistem efisiensi energi listrik pada lampu
penerangan jalan di komplek perumahan dilakukan dengan menguji dari tiap –
tiap bagian rangkaian untuk mendapatkan hasil apakah alat yang telah dirancang
sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian alat dilakukan untuk memastikan
bahwa Sensor LDR, Laser, Motor servo, Sistem penerangan lampu jalan, Solar
cell, dan batteries dapat berfungsih dengan baik.
4.1 Pengujian Sensor LDR
Sensor LDR adalah sensor yang berfungsi sebagai sensor untuk mendeteksi
cahaya lalu di konversi menjadi nilai resistansi. Pada tugas akhir ini Sensor LDR
digunakan untuk mendeteksi cahaya matahari, dan sinar laser. Cahaya matahari
maupun sinar laser memiliki nilai resistansi yang berbeda – beda, nilai resistansi
yang terbaca akan digunakan sebagai pemicu mulainya sistem maupun outputan
dari tugas akhir ini.
Komponen yang dibutuhkan dalam pengujian sensor LDR :
Sensor LDR : 1 buah
Resistor 220 Ohm : 1 buah
Arduino MEGA2560 : 1 buah
Laptop : 1 buah
Project board : 1 buah
Hasil pengujian sensor LDR dapat dilihat pada gambar 4.1
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sensor LDR
32
Gambar 4.2 Tampilan serial monitor pembacaan nilai resistansi LDR
Pada gambar 4.2, pada tampilan serial monitor ditampilkan nilai resistansi
yang terbaca dari sensor LDR. Pada pengujian sensor LDR sumber cahaya yang
digunakan adalah cahaya matahari. Hasil pembacaan nilai resistansi pada sensor
LDR sangat bervariasi tergantung pada intensitas cahaya yang menyinari. Hasil
pembacaan nilai resistansi dapat dilihat pada tabel 4.1
Tabel 4.1 Hasil pembacaan nilai resistansi LDR
Pengujian Jenis Intensitas cahaya Nilai resistansi
1 Gelap < 200
2 Redup < 500
3 Sedang > 500
4 Terang > 700
Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa nilai resistansi LDR bergantung pada
intensitas cahaya yang diterima oleh LDR. Apabila LDR menerima intensitas
cahaya terang, maka besaran nilai resistansi LDR akan semakin meningkat
melebihi 500 ohm. Dan apabila LDR menerima intensitas cahaya yang kecil,
maka besaran nilai akan semakin menurun kurang dari 500 ohm.
33
4.2 Pengujian Laser dan LDR
Laser adalah suatu komponen yang dapat menembakkan cahaya yang
berfokus pada satu titik. Pada tugas akhir ini sinar yang dihasilkan laser akan
menjadi input yang akan dideteksi oleh sensor LDR sehingga dapat menjalankan
sistem penerangan lampu jalan atau motor servo.
Komponen yang dibutuhkan dalam pengujian laser :
Laser : 1 buah
Arduino MEGA2560 : 1 buah
Laptop : 1 buah
Sensor LDR : 1 buah
Hasil pengujian laser dan LDR dapat dilihat pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Laser dan LDR
Pengujian Resistansi LDR Kondisi Laser
1 < 200 On
2 < 500 Off
3 > 500 Off
4 > 700 Off
Dari tabel 4.2 dapat diketahui bahwa laser akan berada pada kondisi On
apabila LDR memiliki nilai resistansi kurang dari 200 ohm. Apabila kondisi
besaran resistansi LDR lebih dari 200 ohm maka laser akan berada pada kondisi
Off.
4.3 Pengujian Motor Servo
Pengujian dilakukan dengan cara menggerakkan motor servo. Pada tugas
akhir ini, motor servo berfungsi sebagai prototype pintu portal. Motor servo akan
bergerak apabila sinar laser yang diarahkan pada sensor LDR diputus. Komponen
34
– komponen yang dibutuhkan dalam pengujian Motor servo adalah sebagai
berikut :
Motor servo : 1 buah
Sensor LDR : 1 buah
Laser : 1 buah
Arduino MEGA2560 : 1 buah
Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.3
Gambar 4.3 Pengujian motor Servo
Dari pengujian motor servo dapat diketahui bahwa apabila sinar laser
mengenai sensor LDR maka motor servo akan tetap pada posisi 0 derajat. Namun,
ketika sensor LDR tidak menerima cahaya dari sinar laser maka motor servo akan
bergerak 90 derajat. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Hasil pengujian motor servo
Pengujian Resistansi LDR
Pergerakan
Motor Servo
1 > 200 0 derajat
2 < 200 90 derajat
3 > 500 0 derajat
Dari tabel 4.3 dapat diketahui bahwa posisi awal motor servo adalah 0
derajat. Ketika resistansi LDR kurang dari 200 ohm, maka motor servo akan
bergerak sebesar 90 derajat.
35
4.4 Pengujian Sistem Penerangan Lampu Jalan
Sistem penerangan lampu jalan adalah sistem penghematan penggunaan
daya untuk penerangan jalan. Sistem ini menggunakan 2 buah sensor LDR, LDR
1 digunakan untuk mendeteksi cahaya matahari dan LDR 2 digunakan untuk
mendeteksi sinar laser. Komponen – komponen yang dibutuhkan untuk pengujian
ini adalah :
Sensor LDR : 2 buah
Laser : 1 buah
Arduino MEGA2560 : 1 buah
LED Super Bright : 1 buah
Project board : 1 buah
Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Hasil pengujian lampu
Pengujian Resistansi LDR
utama
Kondisi Laser
terhadap LDR
lampu
Kondisi lampu
LED
1 < 200 Tidak terhalang Redup
Terhalang Terang
2 < 500 Tidak terhalang Mati
Terhalang Mati
3 > 500 Tidak terhalang Mati
Terhalang Mati
4 > 700 Tidak terhalang Mati
Terhalang Mati
Dari tabel 4.4 dapat diketahui bahwa lampu LED akan menyala jika
resistansi dari LDR utama berada kurang dari 200 ohm. Ketika resistansi LDR
utama kurang dari 200 ohm maka kondisi lampu LED akan menyala redup.
Namun, apabila sinar laser terhadap LDR lampu terhalang maka lampu LED akan
36
menyala terang. Lampu LED tidak akan menyala jika resistansi LDR utama
melebihi 200 ohm.
4.5 Pengujian Photovoltaic
Pengujian terhadap photovoltaic dilakukan dengan cara papan photovoltaic
disinari dengan cahaya. Ketika papan photovoltaic menerima paparan cahaya
matahari maka akan menghasilkan arus listrik. Pada pengujian ini, photovoltaic
yang terpapar sinar matahari menghasilkan energi listrik sebesar 6,23 Volt dan
0,82 Ampere. Hasil pengujian photovoltaic dapat dilihat pada gambar 4.4
Gambar 4.4 Pengujian photovoltaic
Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian photovoltaic
adalah :
Photovoltaic : 1 buah
Multimeter : 1buah
Hasil pengujian photovoltaic dapat dilihat pada tabel 4.5
Tabel 4.5 Hasil pengujian photovoltaic
Pengujian Paparan cahaya Tegangan keluaran
1 Sinar matahari > 4.6 Volt
2 Cahaya lampu < 4 Volt
3 Tidak ada cahaya < 1 Volt
37
Dari tabel 4.5 dapat diketahui bahwa photovoltaic tidak hanya dapat
menyerap sinar matahari, namun photovoltaic juga dapat menyerap cahaya lampu
dan diubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh sinar
matahari adalah lebih dari 4.6 Volt dan energi listrik yang dihasilkan oleh cahaya
lampu adalah kurang dari 4 Volt.
4.6 Pengujian Battery
Pengujian battery dilakukan dengan cara menghubungkan photovoltaic
dengan battery. Battery yang digunakan adalah battery dengan jenis Lithium-ion.
Battery yang sering kali disebut dengan Li-on adalah battery isi ulang.
Pada pengujian ini, battery yang disusun secara pararel dan seri memiliki
total tegangan sebesar 9,27 Volt akan charge menggunakan dua photovoltaic
yang dihubungkan secara pararel dengan keluaran tegangan sebesar 6,23 Volt dan
arus sebesar 1,92 Ampere. keluaran dari photovoltaic akan di naikkan
tegangannya menjadi 9 Volt menggunakan DC – DC Boost Converter XL6009E1.
Alat dan bahan yang digunakan pada pengujian ini adalah :
Photovoltaic : 2 buah
Lithium-ion battery : 6 buah
Lithium charge module TP4056 : 1 buah
Boost converter XL6009E1 : 1 buah
Ketika photovoltaic terpapar sinar matahari maka indikator pada lithium
charge module akan menyala, hal tersebut menandakan bahwa battery dalam
kondisi sedang mengisi daya seperti yang terlihat pada gambar 4.5
Gambar 4.5 Pengujian battery
38
Pada saat pengujian, battery juga di uji untuk mengetahui berapa lama
waktu yang dibutuhkan untuk mengisi daya battery dengan tegangan maksimum
9,27 Volt menggunakan 2 buah photovoltaic. Battery yang digunakan memiliki
kapasitas sebesar 5200mAh dan akan di isi dengan arus keluaran photovoltaic
sebesar 1,92 A.
Perhitungan pengisian daya battery :
Diketahui :
Jadi,
Menurut perhitungan diatas, waktu yang dibutuhkan battery agar daya terisi
penuh adalah 2 jam 42 menit. Untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan battery
untuk mengisi daya dapat dilihat pada tabel 4.6
Kapasitas battery (mAh) = Arus photovoltaic (A) x Waktu pengisian (h)
Waktu pengisian (h) = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 (mAh)
𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 (A)
Kapasitas battery = 5200 mAh
Arus photovoltaic = 1,92 Ampere
Waktu pengisian (h) = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 (mAh)
𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 (A)
Waktu pengisian (h) = 5200 𝑚Ah
1,92 A
Waktu pengisian (h) = 5200 𝑚Ah
1,92 A
Waktu pengisian (h) = 5200 𝑚Ah
1920 𝑚A = 2,708 h
2,708 x 60 menit = 162,48 menit
= 2 Jam42 menit
39
Tabel 4.6 Hasil pengujian pengisian daya battery
Dari tabel 4.6 dapat diketahui bahwa waktu yang dibutuhkan battery untuk
mengisi daya sebesar 9,22 V adalah 3 jam 15 menit. Untuk mengetahui nilai error
pada saat pengisian daya battery, dapat dihitung dengan cara :
Diketahui :
Jadi,
Menurut perhitungan, waktu yang dibutuhkan battery adalah 2 jam 42
menit. Jadi dapat diketahui bahwa pada saat pengisian daya terjadi error sebesar
20,3 % yang disebabkan oleh faktor intensitas cahaya pada lingkungan yang
Pengujian
Tegangan
awal
battery
Kondisi
cahaya
lingkungan
Nilai
resistansi
LDR
Arus yang
dihasilkan
photovoltaic
Tegangan
akhir
battery
Lama waktu
pengisian
daya
1 2,6 V terang 823 Ohm 1,92 A 9,10 V 3 jam 15
menit
2 2,6 V terang 862 Ohm 1,92 A 9,22 V 3 jam 15
menit
3 2,6 V mendung 475 Ohm 1,92 A 4,12 V 3 jam 15
menit
4 2,6 V terang 761 Ohm 1,92 A 8,89 V 3 jam 15
menit
5 2,6 V mendung 322 Ohm 1,92 A 3,56 V 3 jam 15
menit
6 2,6 V mendung 421 Ohm 1,92 A 3,82 V 3 jam 15
menit
Waktu ideal pengisian = 2 Jam 42 menit (162 menit)
Waktu yang diperoleh = 3 Jam 15 menit (195 menit)
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑝𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ − 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙
𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙× 100%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =195 − 162
162× 100%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =33
162× 100%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0.203 × 100%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 20,3 %
40
berubah – ubah. Hal ini menyebabkan daya pada battery tidak terisi secara
maksimal saat proses pengisian daya.
4.7 Pengujian Keseluruhan
Dalam pengujian keseluruhan alat sistem diterapkan pada prototype
komplek perumahan yang memiliki dua pintu portal dan 8 lampu penerangan
jalan. Alat dan bahan yang digunakan :
Arduino MEGA2560 : 1 buah
Sensor LDR : 11 buah
Laser : 10 buah
LED : 8 buah
Photovoltaic : 2 buah
Lithium charge module TP4056 : 1 buah
Boost converter XL6009E1 : 1 buah
Dari hasil pengujian secara keseluruhan dapat diketahui bahwa ketika LDR
utama terpapar cahaya matahari, maka battery akan mengisi daya dikarenakan
photovoltaic menyerap cahaya matahari kemudian diubah menjadi energi listrik
sehingga battery dapar mengisi daya.
Denah prototype dapat dilihat pada gambar 4.6
Gambar 4.6 Denah prototype perumahan
41
Hasil pengujian kondisi malam dapat dilihat pada tabel 4.7
Tabel 4.7 Hasil pengujian kondisi malam
Kondisi Malam
Laser lampu kiri LDR lampu kiri Lampu LED Kondisi Battery 1 2 1 2 1 2 3
on on terhubung terhubung redup redup redup tidak
mengisi daya
on on terhalang terhubung terang terang terang
on on terhubung terhalang terang terang terang
on on terhalang terhalang terang terang terang
Kondisi Malam Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED
3 4 3 4 4 5 6
on on terhubung terhubung redup redup redup
on on terhalang terhubung terang terang terang
on on terhubung terhalang terang terang terang
on on terhalang terhalang terang terang terang
Kondisi Malam Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED
5 6 5 6 7 8
on on terhubung terhubung redup redup
on on terhalang terhubung terang terang
on on terhubung terhalang terang terang
on on terhalang terhalang terang terang
Kondisi Malam pintu 1 pintu 2
Resistansi LDR
kondisi pintu 1
Resistansi LDR
kondisi pintu 2
LDR 1 pintu 1
LDR 1 pintu
2
< 200 90 derajat < 200 90 derajat
LDR 2 pintu 1
LDR 2 pintu
2
< 200 0 derajat < 200 0 derajat
Dari tabel 4.6 dapat disimpulkan bahwa pada saat kondisi malam, battery
tidak mengisi daya, tapi sistem pintu portal tetap akan tetap berjalan disaat
kondisi malam. Pada kondisi ini lampu LED dan laser akan menyala secara
bersamaan, lampu LED menyala namun dalam keadaan redup. Apabila sinar laser
terhadap LDR lampu terhalang, maka lampu LED akan menyala terang selama 3
detik.
42
Hasil pengujian kondisi pagi dapat dilihat pada tabel 4.8
Tabel 4.8 Hasil pengujian kondisi pagi
Kondisi pagi
Laser lampu kiri LDR lampu kiri Lampu LED Battery
1 2 1 2 1 2 3
off off - - mati mati mati
Mengisi daya
off off - - mati mati mati
off off - - mati mati mati
off off - - mati mati mati
Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED
3 4 3 4 4 5 6
off off - - mati mati mati
off off - - mati mati mati
off off - - mati mati mati
off off - - mati mati mati
Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED
5 6 5 6 7 8
off off - - off off
off off - - off off
off off - - off off
off off - - off off
pintu 1 pintu 2
Resistansi LDR kondisi pintu 1 Resistansi LDR kondisi pintu 2
LDR 1 pintu 1 LDR 1 pintu 2
< 200 90 derajat < 200 90 derajat
LDR 2 pintu 1 LDR 2 pintu 2
< 200 0 derajat < 200 0 derajat
Dari tabel 4.7 dapat lihat bahwa laser maupun lampu LED tidak menyala,
namun sistem pintu portal dapat tetap berkerja. Apabila LDR utama terpapar sinar
matahari maka laser dan LED tidak menyala, namun motor servo yang berfungsih
sebagai pintu portal akan tetap menyala.
Pada pengujian ini, pengujian efisiensi penggunaan daya battery dilakukan
dengan cara battery yang telah diisi selama 3 jam 15 menit akan dibiarkan
menghidupkan prototype komplek perumahan dan daya battery akan di ukur
43
dengan mulitimeter . Hasil pengujian efisiensi daya battery dapat dilihat pada
tabel 4.8
Tabel 4.8 Hasil pengujian Efisien battery
waktu sisa daya battery
beban daya battery Kondisi
alat Nama alat
tegangan banyak
alat
1 jam 9.22 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
2 jam 9.21 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
4 jam 9 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
6 jam 8.98 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
11 jam 8.12 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
14 jam 8 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
18 jam 7.23 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Menyala
Arduino 6 V x1 Menyala
Servo 5 V x2 Menyala
20 jam 6.21 V
laser 5 V x12 Menyala
LED 3V x8 Mati
Arduino 6 V x1 Mati
Servo 5 V x2 Menyala
21 jam 4.81 V
laser 5 V x12 Mati
LED 3V x8 Mati
Arduino 6 V x1 Mati
Servo 5 V x2 Mati
44
Dari tabel 4.8 dapat diketahui bahwa battery yang membutuhkan waktu
pengisian sebesar 9.22 V selama 3 jam 15 menit dapat menghidupkan prototype
selama kurang lebih 18 jam. Grafik perbandingan waktu terhadap tegangan
battery dapat dilihat pada gambar 4.7
Gambar 4.7 Grafik waktu terhadap nilai tegangan
Pada saat pengujian, efisiensi penggunaan daya energi listrik dapat dilihat
dari pengisian daya battery menggunakan photovoltaic dan diatur menggunakan
lithium charge controller. Protoype komplek perumahan dapat dilihat pada
gambar 4.8
(a) (b)
Gambar 4.8 Prototype komplek perumahan
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 4 6 11 14 18 20 21
Grafik waktu terhadap nilai tegangan
Tegangan
Waktu (Jam)
Tegangan (V)
45
Pada gambar 4.7 dapat dilihat bahwa gambar (a) sistem efisiensi energi
listrik belum bekerja karena kondisi lingkungan sekitar masih terang. Sedangkan
pada gambar (b) dapat dilihat bahwa kondisi lingkungan sekitar telah gelap
sehingga sistem berkerja dan lampu – lampu penerangan jalan menyala.
Dengan adanya sistem penghematan penggunaan daya lampu dengan
mengimplementasikan fungsi dari sensor LDR maka penggunaan daya battery
tidak besar, sehingga battery dapat bertahan selama 18 jam hanya dengan 3 jam
pengisian daya battery.
46
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan pada
bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Perancangan, pembuatan, dan pengujian sistem efisiensi penggunaan
energi listrik pada komplek perumahan berhasil.
2. Penggunaan metode boost converter untuk meningkatkan nilai
tegangan yang dihasilkan photovoltaic dan disalurkan ke battery
berjalan dengan baik.
3. Pada pengujian sensor LDR dapat diketahui bahwa nilai resistansi
LDR bergantung pada intensitas cahaya yang diterima sensor LDR.
Semakin terang intensitas cahaya yang diterima, maka semakin tinggi
nilai resistansi sensor LDR.
4. Efisiensi penggunaan daya energi listrik dapat dilihat dari pengisian
daya battery menggunakan photovoltaic dan diatur menggunakan
lithium charge controller. Dengan adanya sistem penghematan
penggunaan daya lampu yang mengimplementasikan fungsi dari
sensor LDR maka penggunaan daya battery tidak besar, sehingga
battery dapat bertahan selama 18 jam hanya dengan 3 jam pengisian
daya battery.
5. Tegangan yang dihasilkan photovoltaic sebesar 6,23 Volt dapat
menjalankan sistem penerangan lampu jalan dan motor servo dengan
efisien dan tahan lama.
6. Sistem efisiensi penerangan lampu jalan yang menggunakan
photovoltaic sebagai sarana untuk mengubah energi panas cahaya
matahari menjadi energi listrik adalah sistem yang ramah lingkungan
dan efisien dari penghematan daya maupun penghematan biaya,
karena tidak menggunakan listrik yang berasal dari perusahan listrik
negara.
7. Sistem ini dapat mempermudah kerja penjaga komplek perumahan,
karena penjaga tidak perlu menyalakan lampu disaat malam hari
karena lampu akan secara otomatis menyalas jika kondisi sudah gelap
dan penjaga tidak perlu membuka pintu portal komplek perumahan
karena pintu akan terbuka dan tertutup secara otomatis.
5.2 Saran
Berikut adalah saran – saran penulis untuk pembaca yang ingin merivisi
dan mengembangkan sistem ini :
47
1. Memperhatikan dengan baik tatacara penggunaan photovoltaic yang
di akan di hubungkan ke battery agar tidak mengalami kerusakan
pada komponen.
2. Ditambahkan monitor LCD agar dapat menampilkan dan
memudahkan moniitoring terhadap sensor – sensor yang ada.
3. Untuk implementasi sistem efiensi energi listrik lampu penerangan
jalan pada komplek perumahan diharapkan untuk tidak
menggunakan lampu dengan jenis merkuri.
4. Untuk pengganti motor servo sebagai pintu portal dapat
menggunakan motor DC dengan gaya torsi yang besar.
48
DAFTAR PUSTAKA
Mulyawan, budi., Wismiana, Evyta., (2013) “Perancangan Sistem Penerangan
Jalan Umum Menggunakan Photovoltaic Di Dusun Gunung Batu Desa
Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor”. Karya Ilmiah. Universitas
Pakutan Bogor.
Imansyah, M., Jaya, A., Irianto., (2012) “Sistem Penerangan Jalan Umum (PJU)
Berdasarkan Jumlah Kendaraan Untuk efisiensi Pemakaian Energi Listrik”.
Tugas Akhir. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.
Muamar., Lianda, Jefri., Amri. S.,(2010) “Penerangan Jalan Umum
Menggunakan Photovoltaic (PV)”. Bengkalis, Jurusan Teknik Elektro,
Politeknik Negeri Bengkalis.
Rusmadi, Dedy., (2007) “Mengenal Teknik Elektronika”. Pionir jaya, Bandung.
Teknik Elektronika. (2016) “Pengertian LDR (Light Dependent Resistor) Dan
Cara Mengukurnya”. http://teknikelektronika.com/pengertian-ldr-light-
dependent-resistor-cara-mengukur-ldr/. Akses: 4 April 2017
Elektronika Analog. (2016) “Membuat Li Ion Battery Pack 12 Volt”.
http://elektronikanalog.blogspot.co.id/2016/03/membuat-li-ion-battery-pack-
12-volt.html. Akses: 5 April 2017
Sandi Elektronik. (2016) “Boost Converter Penaik Tegangan DC-
DC”.http://www.sandielektronik.com/2016/01/boost-converter.html. Akses:
17 April 2017
Zona Elektronika Refrensi Belajar Elektronika. (2014) “Motor Servo”.
http://zonaelektro.net/motor-servo/. Akses: 17 April 2017
Panel Surya (2014) “Lithium Charger Module”.
http://www.panelsurya.com/indek.php/id/lithium-charge-module. Akses 19
April 2017
49
Listing Program Sistem Efiensi Energi Listrik Pada Lampu Penerangan
Jalan Di Komplek Perumahan #include <Servo.h> Servo pintu1; Servo pintu2; const int LDRmatahari = A0; const int LDR1 = A1; const int LDR2 = A2; const int LDR3 = A3; const int LDR4 = A4; const int LDR5 = A5; const int LDR6 = A6; const int LDR7 = A7; const int LDR8 = A8; const int LDR9 = A9; const int LDR10 = A10; const int LED1 = 13; const int LED2 = 12; const int LED3 = 11; const int LED4 = 10; const int LED5 = 9; const int LED6 = 8; const int LED7 = 7; const int LED8 = 6; const int LAS1 = 26; const int LAS2 = 28; const int LAS3 = 30; const int LAS4 = 32; const int LAS5 = 34; const int LAS6 = 36; const int LAS7 = 31; const int LAS8 = 33; const int LAS9 = 35; const int LAS10 = 37; int LDRmat = 0; int LDRawal1 = 0; int LDRawal2 = 0; int LDRawal3 = 0; int LDRawal4 = 0; int LDRawal5 = 0; int LDRawal6 = 0; void setup() { Serial.begin(9600); while(!Serial);
50
pinMode(13, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(26, OUTPUT); pinMode(28, OUTPUT); pinMode(30, OUTPUT); pinMode(32, OUTPUT); pinMode(34, OUTPUT); pinMode(36, OUTPUT); pinMode(LDR7, INPUT); pinMode(LDR8, INPUT); pinMode(LDR9, INPUT); pinMode(LDR10, INPUT); pintu1.attach(4); pintu2.attach(5); pintu1.write(80); pintu2.write(80); } void loop() { digitalWrite(LAS7, HIGH); digitalWrite(LAS8, HIGH); digitalWrite(LAS9, HIGH); digitalWrite(LAS10, HIGH); { //============================================================= LDR utama LDRmat = analogRead(LDRmatahari); if (LDRmat < 300) { digitalWrite (LAS1, HIGH); digitalWrite (LAS2, HIGH); digitalWrite (LAS3, HIGH); digitalWrite (LAS4, HIGH); digitalWrite (LAS5, HIGH); digitalWrite (LAS6, HIGH); analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30);
51
analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); { //====================================================== sistem lampu LDRawal1 = analogRead(LDR1); LDRawal2 = analogRead(LDR2); LDRawal3 = analogRead(LDR3); LDRawal4 = analogRead(LDR4); LDRawal5 = analogRead(LDR5); LDRawal6 = analogRead(LDR6); //================================================= LDR 1 dan 2 lampu 1 2 3 if (LDRawal1 < 200) { digitalWrite (LED1, HIGH); digitalWrite (LED2, HIGH); digitalWrite (LED3, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30); } if (LDRawal2 < 200) { digitalWrite (LED1, HIGH); digitalWrite (LED2, HIGH); digitalWrite (LED3, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30); } } //================================================= LDR 3 dan 4 lampu 4 5 6 if (LDRawal3 < 200) { digitalWrite (LED4, HIGH); digitalWrite (LED5, HIGH);
52
digitalWrite (LED6, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); } if (LDRawal4 < 200) { digitalWrite (LED4, HIGH); digitalWrite (LED5, HIGH); digitalWrite (LED6, HIGH); delay(3000); } else if (LDRawal4 > 200) { analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); } //================================================ LDR 5 dan 6 lampu 7 8 if (LDRawal5 < 200) { digitalWrite (LED7, HIGH); digitalWrite (LED8, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); } if (LDRawal6 < 200) { digitalWrite (LED7, HIGH); digitalWrite (LED8, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); } }
53
else { digitalWrite (LED1, LOW); digitalWrite (LED2, LOW); digitalWrite (LED3, LOW); digitalWrite (LED4, LOW); digitalWrite (LED5, LOW); digitalWrite (LED6, LOW); digitalWrite (LED7, LOW); digitalWrite (LED8, LOW); digitalWrite (LAS1, LOW); digitalWrite (LAS2, LOW); digitalWrite (LAS3, LOW); digitalWrite (LAS4, LOW); digitalWrite (LAS5, LOW); digitalWrite (LAS6, LOW); } //========================================================== pintu portal if (analogRead(LDR7) < 200 && analogRead(LDR8) > 200) { pintu1.write(180); delay(1000); } else if(analogRead(LDR7) >200 && analogRead(LDR8) < 200) { pintu1.write(80); delay(1000); } if (analogRead(LDR10) < 200 && analogRead(LDR9) > 200) { pintu2.write(180); delay(1000); } else if(analogRead(LDR10) >200 && analogRead(LDR9) < 200) { pintu2.write(80); delay(1000); } } //====================================================================== Serial.println (LDRmat); Serial.println (LDRawal1); Serial.println (LDRawal2); Serial.println (LDRawal3); Serial.println (LDRawal4);
54
Serial.println (LDRawal5); Serial.println (LDRawal6); Serial.println (LDR7); Serial.println (LDR8); Serial.println (LDR9); Serial.println (LDR10); Serial.println ("========================================================="); delay(1000); }
Top Related