TUGAS AKHIR SIMULASI PENGAMAN RUMAH PADA MALAM HARI MELALUI PENDETEKSIAN PINTU DAN JENDELA. Oleh: NYOMAN AGUS KARMA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR SIMULASI PENGAMAN RUMAH PADA MALAM HARI MELALUI PENDETEKSIAN PINTU DAN JENDELA Oleh: NYOMAN AGUS KARMA JURUSAN D3 TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2010

2 BAB III METODELOGI 3.1 Pengumpulan Data Adapun metode-metode atau teknik yang dipakai dalam pengumpulan data penelitian antara lain : Metode pustaka (Literatur) Metode pustaka merupakan metode pengumpulan data pada buku-buku kepustakaan sebagai teori dasar yang mendukung dalam pembuatan alat dan penulisan tugas akhir ini Metode pengamatan (Observasi) Metode pengamatan merupakan metode pengumpulan data dengan cara melakukan pengamatan terhadap obyek yang mengalami permasalahan yaitu berupa penundaan on terhadap waktu antara off dan on. Untuk itu dengan adanya alat ini sebagai modul dapat dijadikan panduan di dalam pembuatannya Metode Interview (wawancara) Metode wawancara merupakan metode pengumpulan data melalui tanya jawab atau diskusi dengan semua pihak yang mengetahui dan menguasai semua hal yang berkaitan dengan perancangan dan pembuatan alat ini.

3 3.2 Rancangan Pengerjaan Alat Adapun langkah-langkah alur dari metodologi yang digunakan adalah sebagai berikut : Mulai A Desain rangkaian Merakit pada Bread Board Tidak Rangkaian sudah bekerja? Ya Pengujian Pengambilan data Rangkaian sudah bekerja? Ya Merakit pada Pola PCB Tidak Analisis data Pembuatan laporan Selesai Penempatan komponen pada PCB Uji coba rangkaian A Gambar 3.1 Diagram Alur dari Metodologi Rangkaian yang akan dibuat

4 Flow chart pada Gambar diatas merupakan gambaran yang yang dilakukan dalam pembuatan rangkaian simulasi pengaman rumah otomatis beserta tahapantahapan yang dimulai dari awal sampai akhir. Berikut adalah penjelasannya : 1. Tahap pertama yang dilakukan adalah melakukan pengumpulan dasar teori yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat. Hal ini dilakukan agar memudahkan dalam tehnik perhitungan, penentuan nilai-nilai komponen dan pengenalan-pengenalan karakteristik komponen yang akan dipakai. 2. Tahap kedua yaitu merakit komponen-komponen yang membentuk suatu rangkaian berdasarkan suatu rangkaian berdasarkan rancangan yang dibuat pada rancangan rangkaian awal. Selanjutnya merangkai rangkain pada masing-masing blok. 3. Tahap ketiga adalah melakukan uji rangkaian pada masing-masing blok rangkaian. Dengan memberikan catu daya DC pada rangkaian maka dapat diketahui operasi kerja yang dihasilkan oleh masing-masing blok rangkaian. Apabila dalam rangkaian mengalami masalah maka dilakukan analisa kerusakan, kesalahan pengunaan atau pemasangan komponen dan jika memungkinkan rangkaian bisa dimodifikasi atau rancangan rangkaian diperbaiki. Apabila rangkaian sudah bekerja sesuai dengan yang diharapkan maka dilakukan tahapan berikutnya. 4. Tahap keempat adalah melakukan uji rangkaian pada keseluruhan blok rangkaian yang dijadikan satu rangkaian. Apabila pada operasi kerja rangkaian ada yang mengalami masalah maka dilakukan analisa kerusakan, kesalahan penggunaan atau pemasangan komponen dan jika memungkinkan

5 rangkaian dapat dimodifikasi atau rancangan rangkaian diperbaiki. Apabila rangkain sudah bekerja sesuai dengan yang diharapkan maka dilakukan tahap berikutnya. 5. Tahap kelima adalah apabila rangkaian telah diuji coba maka tahap selanjutnya adalah mendesain pola rangkaian pada papan PCB sesuai dengan pola rangkaian yang telah mengalami uji coba. Desain pada papan PCB meliputi : pengambaran jalur-jalur rangkaian pada aplikasi komputer yaitu pada aplikasi diptrace dan mencetak pada plastik transparan untuk dilakukan penyablonan pada papan PCB. Kemudian setelah selesai menyablon jalur-jalur rangkaian pada papan PCB dilanjutkan dengan melarutkan papan PCB tersebut kedalam larutan Feri Klorida agar didapatkan pola yang diinginkan. Kemudian akan dilakukan pengeboran pada jalur-jalur tersebut sesuai dengan letak kaki-kaki komponen yang akan dipasangkan. 6. Tahap keenam adalah memasang komponen-komponen yang membentuk suatu rangkaian berdasarkan suatu rancangan rangkaian sebelumnya dengan memasukan kaki-kaki komponen ke lubang papan PCB yang telah diberikan pola. 7. Tahap ketujuh adalah melakukan tes uji rangkaian kembali pada papan PCB tersebut. Ini dilakukan apakah rangkaian yang dibuat pada papan PCB telah bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan. 8. Tahap kedelapan adalah apabila telah melakukan test uji coba rangkaian, tetapi rangkaian tidak bekerja dengan normal maka dilakukan perbaikan dan

6 pengujian kembali. Dan bila sudah bekerja dengan normal maka dapat dilakukan tahap berikutnya. 9. Tahap kesembilan adalah melakukan pengambilan dan menganalisa data tentang segala sesuatu yang berkaitan dengan perancangan simulasi pengaman rumah. 10. Setelah tahapan-tahapan yang dilakukan diatas selesai dan alat sudah bekerja dengan normal sesuai dengan yang diharapakan maka selajutnya menuju proses tahapan akhir yaitu pembuatan laporan tugas akhir. 3.3 Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Dalam pembuatan dan perancangan simulasi alat pengaman rumah ini bekerja secara open loop dibuat rangkaian sensor cahaya berfungsi sebagai saklar ON/OFF rangkaian. Agar dalam pembuatannya teratur dan sesuai dengan yang diharapkan maka dikerjakan dengan berberapa tahapan. Penentuan atau spesifikasi dari pada penggunaan alat, sehingga dalam aplikasinya tidak terjadi kesalahan penggunaan yang berakibat kurang baik atau dapat merusakan alat kontrol maupun peralatan listrik yang dikontrol. Perancangan blok rangkaian dan penentuan komponen disetiap blok rangkaian. Sebelum membahas rangkaian pengaman rumah melalui pendeteksian pintu dan jendela, secara umum rangkaian pengaman

7 rumah melalui pendeteksian pintu dan jendela otomatis dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu : 1. Sensor cahaya (sebagai saklar) 2. Catu daya (power supply rangkaian) 3. Rangkaian kontrol penggerak relay Rangkaian sensor cahaya berfungsi sebagai saklar otomatis untuk mengaktifkan rangkaian ketika lampu kamar dimatimatikan. Pada saat lampu kamar dimatikan secara otomatis dengan hidupnya LED hijau sebagai lampu indicator alat aktif. Out put rangkaian sensor cahaya bertegangan 220 kemudian menuju ke rangkaian catudaya. Rangkaian catu daya berfungsi untuk memberikan daya kepada masing-masing rangkaian sehingga system bekerja dengan normal. Rangkian kontrol menggunakan dua tegangan DC yaitu 12 volt dan 5 volt, tegangan 5 volt digunakan untuk mengaktifkan IC gerbang sedangkan tegangan 12 volt digunakan untuk menggerakkan relay. Rangkaian ini menggunakan dua relay, relay untuk lampu pendeteksian pintu dan jendela dan relay untuk alarm. Adapun fungsi kerja keseluruhan sistem dapat dilihat pada diagram blok pada gambar di bawah ini. Swith pintu dan jendela LED Catu daya Sensor cahaya relay Rangkaian kontrol alarm Gambar 3.2 Blok Diagram Rangkaian

8 3.3.1 Blok Perancangan Sensor Cahaya Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Cahaya Prinsip kerja rangkaian sensor cahaya Pada saat rangkaian diberi tegangan input AC 220 volt, A akan menuju ke AC1 kemudian akan disearahkan oleh dioda. Arus akan dihambat dengan resistansi R1(47 MΩ), arus tidak akan melewati LDR karena hambatan LDR besar pada saat cahaya redup (gelap). Arus akan menuju ke R2 yang dihambat dengan resistansi 10 kω sehingga menyulut SCR maka anoda dan katoda pada SCR terhubung dan arus akan melewati SCR dan menuju ke out put dengan tegangan AC 220 volt Blok Perancangan Catu Daya (Power Supplay)

9 Untuk mensupply tegangan ke rangkaian kontrol perancangan alat pengaman rumah diperlukan suatu rangkaian catu daya 5 volt dan 12 volt. Tegangan jala-jala PLN sebesar 220 volt AC diturunkan dengan menggunakan transformator step down sehingga keluarannya menjadi 6 volt AC. Tegangan ini akan disearahkan dengan menggunakan dioda yang dirangkai menggunakan penyearah gelombang penuh, tegangan yang sudah disearahkan masih mengandung riplly, sehingga diperlukan filter dengan menggunakan elektrolit kapasitor agar keluarannya menjadi lebih halus. Untuk menghasilkan tegangan 5 volt stabil maka digunakan IC 7805 dan IC 7812 untuk menghasilkan tegangan 12 volt stabil. Nilai-nilai komponen pada rangkaian catu daya antara lain: Transpormator 1 A, 6 Volt (1 Buah), Dioda penyearah 1N4002 (8 Buah), Capasitor elektrolit 2200 µf, 25 Volt (2 Buah ), Capasitor elektrolit 1000 µf, 16 Volt (2 Buah ), IC 7805 (1 Buah) dan IC 7812 (1buah). Gambar 3.4 Catu Daya 12VDC

10 Gambar 3.5 Catu Daya 5VDC Blok Perancangan Kontrol Penggerak Relay Relay lampu indikator Gambar 3.6 Rangkaian Kontrol Penggerak Relay indikator Prinsip kerja rangkaian Kontrol Penggerak Relay Indikator Ketika gerbang OR kedua inputan diberi ground (- 5 volt DC) atau berlogika 0 maka output gerbang akan berlogika 0 dan tidak ada arus yang mengalir. Ketika gerbang OR di beri inputan Vcc (+ 5 volt DC) dan ground (-5 volt DC) maka output gerbang akan berlogika 1 sehingga ada arus yang mengalir

11 dihambat resistansi kemudian disearahkan dioda menuju basis transistor dan menyebabkan colektor dan emitor transistor terhubung kemudian akan menggerakkan relay dan menghidupkan lampu indikator. Relay untuk alarm Gambar 3.7 Rangkaian Relay Penggerak Relay Alarm Prinsip kerja rangkaian Relay Penggerak Relay Alarm Ketika gerbang OR kedua inputan diberi ground (- 5 volt DC) atau berlogika 0 maka output gerbang akan berlogika 0 dan tidak ada arus yang mengalir. Ketika gerbang OR di beri inputan Vcc (+ 5 volt DC) dan ground (-5 volt DC) maka output gerbang akan berlogika 1 sehingga ada arus yang mengalir dihambat resistansi kemudian disearahkan dioda menuju basis transistor dan menyebabkan colektor dan emitor transistor terhubung kemudian akan menggerakkan relay dan menghidupkan alarm. 3.4 Rangkaian Keseluruhan

12 Gambar 3.8 Rangkaian Keseluruhan 3.5 Pengujian Komponen Sebelum dilakukan pembuatan alat, terlebih dahulu dilakukan pengujian komponen yang akan dipakai supaya tidak terjadi kerusakan komponen yang bisa membuat perancangan alat menemui hasil yang kurang baik. Adapun pengujian komponen yaitu sebagai berikut : Pengujian Resistor Meskipun resistor memiliki kode warna yang bertujuan untuk mengenali nilai resistansinya tapi untuk mengetahui benar tidaknya kode tersebut dapat dilakukan pengujian menggunakan multimeter. Adapun langkah-langkah dalam pengujiannya yaitu : 1. Memilih batas ukuran Ohm-meter pada posisi x 1, selanjutnya ujung kabel positif (merah) dikoneksikan dengan ujung kabel negatif (hitam) dan putar tombol zero adjustment hingga jarum tepat menunjukkan nol Ohm. Apabila jarum telah menunjukkan 0 Ohm maka lepaskanlah kedua ujung kabel.

13 2. Hubungkanlah kedua terminal resistor dengan tester Ohm-meter. Bila jarum penunjuk menunjukkan nilai yang sesuai dengan kode warna resistor maka resistor dinyatakan masih baik, jika tidak berarti resistor rusak dan jika jarum tidak bergerak maka resistor putus. 3. Bila resistor yang kita uji memiliki nilai yang besar maka kita harus memilih batas sekala ukur Ohm-meter yang lebih besar atau faktor pengali yang besar. Setelah itu dilanjutkan dengan mengkalibrasi seperti langkah 1 dan kemudian pengujian dapat dilanjutkan kembali Pengujian Kapasitor Langkah-langkah pengujian kapasitor dalam hal ini kapasitor elektrolit adalah sebagai berikut : 1. Selector switch (saklar pilih) dari Ohm meter diletakkan pada posisi x 10. kemudian ujung kabel positif dan negatif dikoneksikan pada masing-masing kaki kapasitor. 2. Bila jarum menyimpang dan kembali ke posisi semula berarti kapasitor dalam keadaan baik. Bila jarum menyimpang dan tidak kembali ke posisi semula berarti kapasitor sudah bocor dan jika jarum sama sekali tidak menyimpang berarti kapasitor rusak (putus) Pengujian Dioda Langkah-langkah dalam pengujian dioda adalah sebagai berikut : 1. Dari Ohm meter tetap pada posisi x 10. Kemudian ujung kabel positif dihubungkan dengan katoda dan ujung kabel negatif dihubungkan dengan anoda. Apabila diodanya naik maka jarum akan menyimpang

14 menunjuk pada suatu harga tertentu tapi apabila jarum tidak menyimpang berarti dioda putus. 2. Ujung kabel positif dihubungkan dengan anoda dan ujung kabel negatif dihubungkan dengan katoda bila jarum tidak menyimpang itu berarti dioda masih dalam kondisi yang baik tapi apabila jarum penunjuk menyimpang berarti diodanya bocor Pengujian Transistor Langkah-langkah dalam pengujian transistor adalah sebagai berikut : 1. Untuk transistor jenis PNP maka basisnya harus dihubungkan dengan ujung kabel positif sedangkan ujung kabel negatifnya dihubungkan silih berganti ke kaki emitor dan kolektornya. 2. Jarum harus menyimpang tapi bila hanya menyimpang pada saat ujung kabel dihubungkan ke kaki emitor atau kolektornya saja maka transistor tersebut sudah rusak. Jadi kedua kondisi tersebut harus menyebabkan jarum menyimpang. 3. Untuk transistor jenis NPN maka polaritas seperti pada saat menguji PNP tetapi dibalik yaitu kaki basis dihubungkan dengan ujung kabel negatif sedangkan ujung kabel positif dikoneksikan ke kaki emitor dan kolektor. Jarum harus menyimpang pada saat ujung positif dihubungkan ke kaki emitor dan kolektor. Bila hanya satu menyimpang berarti transistor dalam keadaan rusak Pengujian IC Pengujian sebuah IC tidak dapat dilakukan dengan menggunakan Ohm meter seperti halnya dalam menguji resistor, kapasitor, dioda, transistor dan SCR

15 tetapi harus menggunakan suatu alat uji tertentu. Setiap jenis IC mempunyai alat uji tersendiri untuk memeriksa operasi kerjanya. Adapun alat uji tersebut berupa suatu rangkaian yang sudah beroperasi dengan baik dimana ia menggunakan IC dengan tipe yang sama. Dengan menggantikan IC yang sama dalam rangkaian maka rangkaian tersebut sekaligus menjadi alat uji bagi IC tersebut. Mematri setiap kaki komponen pada papan PCB (Print Circuit Board). Pematrian menggunakan timah dan solder yang telah disediakan. Memotong kaki komponen yang disesuiakan dengan tempatnya sehingga kelihatan rapi. 3.6 Perakitan Pada Breadboard Setelah komponen yang kita gunakan sudah diuji dan tidak menemui kerusakan pada komponen kemudian menuju ke tahap berikutnya yaitu melakukan perakitan pada breadboard. Rangkaian serta komponen yang akan digunakan dalam perancangan tersedia (telah ditentukan dalam jenis, bentuk dan ukuran), dilakukan proses perangkaian pada breadboard. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam perangkaian, dengan breadboard lebih mudah dalam merangkai Pengujian sementara Pengoperasian dilakukan perblok rangkaian, apabila satu blok rangkaian dinyatakan bagus maka dilanjutkan dengan pembuatan blok rangkaian selanjutnya. Setelah perakitan selesai kemudian rangkaian diuji kebenarannya, apakah rangkaian yang telah dibuat bekerja seperti yang diinginkan.

16 Apabila telah bekerja kemudian dilanjutkan dengan mendesain atau membuat pola rangkaian dalam pola PCB kosong (lay out PCB ) pada komputer dengan menggunakan program diptrace untuk menentukan letak komponen dan jalur-jalur hubungan antar komponen Pembuatan alat dalam pola PCB kosong. Langkah-langkah pembuatan alat pola PCB kosong mengikuti pertimbangan-pertimbangan seperti: Penentuan letak komponen dan pembuatan jalur PCB yang baik agar memenuhi nilai estetika perancangan. Dengan cara menggunakan program dip trice. Penentuan letak komponen harus cermat sehingga tidak terjadi kesalahan pada alat dan bahan. Setelah pola selesai dibuat kemudian dicek kembali agar tidak terjadi kesalahan jalur. Jika tidak ada kesalahan maka mulai print dan foto copy tranparan. Setelah di fotocopy pola kemudian sablon pada PCB kosong kemudian disetrika sampai gambar jalur yang ada pada plastik transparan berpindah ke PCB kosong. Kemudian dilarutkan dengan larutan clorida Pengujian Melakukan pengecekan kembali, apakah rangkaian bekerja seperti percobaan yang pertama pada Breadboard. Jika rangkaian bekerja normal

17 kemudian melakukan pengujian. Pengujian alat kontrol ini dilakukan di Workshop Jurusan Teknik Elektro, Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja. 3.7 Perancangan dan Pembuatan Konstruksi dan Desain Alat Dalam perancangan dan pembuatan konstruksi dan desain simulasi pengaman rumah agar dalam pembuatannya dapat berjalan dengan baik dan lancar maka susunan perancangan mengikuti tahapan-tahapan berikut ini. Tahapantahapan pembuatan konstruksi dan desain alat dapat dijelaskan dengan tahapantahapan di bawah ini : 1. Perancangan Cassing Alat 2. Perancangan Kuntruksi Rumah Perancangan Cassing Alat Sebuah kotak yang tepat untuk alat pengaman rumah dengan pendeteksian pintu dan jendela untuk mengatasi tegangan sentak harus memenuhi beberapa hal yaitu bahan bersifat isolator yang tidak tembus tegangan, memiliki ruang yang cukup untuk menampung rangkaian serta mempunyai bentuk penampilan yang menarik. Untuk memenuhi hal yang pertama yaitu harus bersifat isolator maka bahan yang seharusnya dipakai adalah dari bahan kayu. Namun mengingat bahwa banyaknya kotak yang terbuat dari seng dipasaran maka kotak rangkaian dibuat dari bahan kayu dan dibuat secara manual.

18 Perancangan cassing alat dibuat dari bahan kayu yang berukuran panjang 22 cm, lebar 12 cm dan tinggi 10 cm. Adapun langkah-langkah pembuatan kotak atau cassing rangkaian yaitu sebagai berikut Pilih kayu yang bagus dan mudah dipaku agar menemukan hasil yang rapi Melakukan pengukuran kotak agar sesuai dengan rangkaian pada PCB, dan diberi kelonggaran agar pada saat memasang rangkaian PCB tidak susah. Setelah itu dipotong sesuai dengan ukuran dengan menggunakan gergaji kayu atau mesin gergaji Kemudian kayu yang sudah dipotong dirancang seperti kotak. Ujung kayu diisi lem fok terlebih dahulu sebelum dipaku agar kotak yang dbuat kuat. Setelah kotak selesai kemudian menentukan lubang jalur kabel input dan output dengan cara bor sesuai dengan ukuran input dan output. Setelah itu casing di cat supaya hasilnya bagus. Gambar 3.9 Kotak Rangkaian

19 Gambar 3.10 Tutup Kotak Rangkaian Perancangan Kuntruksi Rumah Perancangan kuntruksi rumah dibuat dari bahan kayu dan gabus yang berukuran panjang 59 cm, lebar 4 cm dan tinggi 40 cm. Adapun langkah-langkah pembuatan kotak atau cassing rangkaian yaitu sebagai berikut Menyiapkan kayu dan gabus yang akan digunakan. Merancang rumah dengan menggambar pada kertas supaya sesuai dengan yang inginkan Setelah rancangan sesuai dengan yang diinginkan kemudian mulai membuat kuntruksi dengan melakukan pengukuran-pengukuran supaya kuntruksi rumah bagus dan rapi Setelah diukur lalu dipotong sesuai dengan ukuran Kemudian diisi lem pada ujung-ujung potongan kayu setelah itu dipaku sesuai dengan pola rumah yang dibuat Setelah rumah selesai kemudian di tepel kertas coklat supaya rapi dan bagus

20 Gambar 3.11 Kuntruksi Rumah 3.8 Instrumen Penelitian Tabel 3.1 Daftar Nama Alat Beserta Fungsinya No Nama Alat Jumlah Fungsi 1 Lux Meter 1 buah Mengukur intensitas cahaya 2 Multitester Digital 2 buah 3 Multitester Analog 1 buah Mengukur besaran tegangan yang terdapat pada titik-titik pengukuran Mengukur besaran tegangan yang terdapat pada titik-titik pengukuran Sedangkan peralatan-peralatan dan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan simulasi pengaman rumah dapat dilihat pada tabel 3.2 dan Tabel 3.3 sebagai berikut.

21 Tabel 3.2. Daftar Nama dan Fungsi Peralatan Pembuatan Alat No Nama Alat Fungsi Jumlah 1 Penyedot Untuk menyedot timah 1 buah 2 Palu Besi Untuk membuat rata benda kerja 1 buah 3 Ragum Untuk penjepit dan pemipih benda kerja 1 buah 4 Gergaji besi Untuk Memotong benda kerja 1 buah 5 Bor dan mata bor 6 Kikir Besi (pipih, bulat, persegi ) 7 Meteran dan penggaris Untuk membuat lubang atau rongga Untuk membuat rata permukaan benda kerja Untuk mengukur panjang atau lebar benda kerja 1 buah 3 buah 1 buah 8 Soder listrik Untuk mematri pemasangan komponen 1 buah 9 Tang (kombinasi, cucut, potong ) Untuk memotong, mengerat benda kerja 3 buah 10 Obeng (-) (+) Untuk Pengerat baut 2 buah Tabel 3.3. Daftar Nama Bahan-bahan Pembuatan Alat No Nama Bahan Jumlah/Ukuran 1 Papan kayu 1 m x 50 cm 2 Reng Kayu 4 m 3 Kabel 3 jenis Secukupnya 4 Timah Secukupnya 5 Komponen-komponen elektronika daya (dalam rangkaian terlampir) Secukupnya

22 6 Baut mur Secukupnya 7 Baut ulir Secukupnya 8 Skun kabel Secukupnya 9 Papan PCB dan pelarut Secukupnya 10 Soket Kabel 1 buah 11 Gabus secukupnya 3.9 Pengumpulan data Pengumpulan data dilakukan dengan cara mengukur yang akan diujikan dengan mempergunakan alat ukur Analisa data Setelah dilakukan pengumpulan data melalui pengukuran-pengukuran yang telah dilakukan, data yang diperoleh kemudian dianalisa dengan cara perbandingan yaitu membandingakan data pengukuran dengan data perancangan alat apakah sesuai dengan yang diinginkan atau belum.