SISTEM KIPAS ANGIN MENGGUNAKAN BLUETOOTH

Transkripsi

1 SISTEM KIPAS ANGIN MENGGUNAKAN BLUETOOTH Benny Raharjo *), Munawar Agu Riyadi, and Achmad Hidayatno Departemen Teknik Elektro, Fakulta Teknik, Univerita Diponegoro, Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampu UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indoneia *) Abtrak Manuia pada maa kini ingin meningkatkan egala aktivita hidupnya menjadi lebih baik. Contohnya kipa angin, merupakan alat yang digunakan untuk mengurangi hawa pana dalam ruangan. Sebelumnya, penggunaan remote infrared pada kipa angin yang haru ecara Line of Sight agak merepotkan pengguna. Tuga akhir ini menguulkan item kipa angin menggunakan bluetooth untuk komunikai dua arah menggunakan bluetooth HC-05. Tegangan dan aru pada remote diukur dari kutub battery-nya, menunjukkan nilai tegangan 9V DC dan aru ebear 88,2 ma (pada mode earching) dan 72,4 ma (pada mode tand by). Tegangan dan aru pada kipa angin diukur dari terminal kontak kipa angin. Kipa angin membutuhkan tegangan ebear 220V, aru yang dibutuhkan aat kipa menyala antara 142,6 ma hingga 188,6 ma. Pengujian tombol pada kipa angin dan remote dilakukan dengan memencet tombol atu per atu dan mengamati hailnya. Tingkat keberhailan dari percobaan ini berkiar antara 70% hingga 100%. Remote dapat bekerja hingga jarak 30 meter pada kondii tanpa penghalang dan 20 meter dengan penghalang, penghalang yang digunakan adalah tembok etebal 18 cm. Kata kunci : kipa angin, bluetooth, mikrokontroler, relay Abtract People today want to improve all life activitie become better. For example, a fan i a device ued to extinguih the heat in the room. Previouly, the ue of remote infrared on the fan mut be Line of Sight which annoy ome uer. Thi final project propoe to ue bluetooth fan ytem for two-way communication uing bluetooth HC-05. Voltage and current at the remote were meaured from it battery pole, generate 9V DC and 88.2 ma (in earching mode) and 72.4 ma (in tand-by mode). The voltage and current on the fan were meaured at the contact terminal of the fan. Fan required a voltage of 220V, the current required when the fan turn on i in the range of ma to ma. The tet button on the remote and fan were done by preing the button one by one and the reult were oberved. The ucce rate of thee experimental tet i in the range of 70% to 100%. Remote control can work properly at maximum ditance of 30 meter without obtacle and 20 meter with obtacle, the obtacle i wall with 18 cm thick. Keyword: fan, bluetooth, microcontroller, relay 1. Pendahuluan Manuia pada maa kini menginginkan peningkatan terhadap egala aktivita hidupnya. Contohnya kipa angin, merupakan alat yang digunakan untuk mengurangi hawa pana dalam ruangan. Sebagai contoh, kipa angin pada mulanya hanya ebuah kipa angin dari anyaman bambu yang digerakkan oleh tangan. Lama kelamaan berkembanglah kipa angin litrik yang menggunakan motor ebagai penghail anginnya. Penggunaannya pun angat mudah, pengguna hanya tinggal memencet tombol pengatur kecepatan (peed 1, 2 ataupun 3). Tidak hanya itu, produen kipa angin kini berinovai dengan memiliki timer, yang dapat digunakan untuk mengatur waktu eberapa lama kipa akan hidup[1]. Ada beberapa metode tentang pengendalian jarak jauh (remote), pada tahun 1991 telah dibuat paten tentang penggunaan infrared ebagai pengendali kipa angin. Sebuah receiver infrared diletakkan di luar kipa angin dengan perpanjangan kabel, dengan tujuan untuk memperlebar jangkauan infrared. Pengguna menggunakan remote dari bawah kipa angin, komunikai yang digunakan adalah komunikai atu arah (implex). Pada komunikai infrared ini menggunakan komponen photodioda dan phototranitor. Photodioda digunakan ebagai pemancar (tranmitter) dan phototranitor

2 TRANSIENT, VOL.5, NO. 2, JUNI 2016, ISSN: , 181 digunakan ebagai penerima (receiver). Untuk dapat aling berkomunikai dengan benar, kedua komponen terebut haru dihadapkan ecara gari luru tanpa penghalang. makimal dari komunikai infrared ini ejauh 10 meter. Pada komunikai infrared ini mempunyai keterbataan, yaitu hanya bia dilakukan komunikai earah[2]. Selanjutnya pada tahun 2003 juga telah dibuat paten mengenai pembuatan remote infrared untuk menghidupkan dan mematikan beberapa perangkat rumah tangga, eperti kipa angin, lampu dan pemberih udara[3]. Pada penelitian ebelumnya, telah dilakukan percobaan komunikai nirkabel menggunakan bluetooth. Bluetooth ini digunakan pada item epeda motor. Sitem kerja pada alat ini adalah ketika akelar pada helm klik, VCC mencatu mikrokontroler mater, data yang terdapat dalam mikrokontroler akan dikirimkan pada mikrokontroler lave menggunakan komunikai implex dengan HC-05 ebagai media pengirim dan penerimanya. Penggunaan bluetooth ini dapat bekerja ecara gari luru tanpa penghalang (Line of Sight) maupun non Line of Sight[4]. Penggunaan remote infrared pada kipa angin yang haru ecara Line of Sight agak merepotkan pengguna. Infrared hanya dapat digunakan untuk komunikai earah (implex) dan haru Line of Sight. Sedangkan bluetooth dapat digunakan untuk komunikai earah maupun dua arah ecara imultan (full duplex). Bluetooth ini juga bia bekerja tanpa haru Line of Sight dan memiliki jarak jangkauan lebih jauh daripada infrared[5]. Berdaarkan penjelaan mengenai hal terebut, maka pada tuga akhir ini dilakukan ebuah perancangan untuk membuat item kipa angin menggunakan bluetooth untuk komunikai dua arah. Pada remote akan ditampilkan tatu keadaan kipa angin eperti peed dan timer tanpa haru mendekat dan melihat langung pada fiik kipa angin. 2. Metode 2.1. Memodifikai Kipa Angin Kipa angin litrik merupakan uatu peralatan elektronik yang mengubah energi litrik menjadi energi gerak. Energi litrik dialurkan ke motor, lalu motor menggerakkan baling-baling kipa. Kecepatan motor tergantung dari aru yang mengalirinya. Gambar 1 merupakan contoh kipa angin litrik dengan jeni box fan. Kipa angin eperti pada Gambar 1, menggunakan daya ebear 60 W dan tegangan ebear 220 V. Sitem pengoperaiannya maih menggunakan cara manual. Tombol-tombol yang terdapat pada kipa angin terebut antara lain, peed, timer dan move. Pengguna menekan/memutar kendali yang terpaang pada perangkat kipa angin terebut. Kecepatan dari kipa angin terebut terdiri dari 3 level, yaitu rendah, edang dan tinggi. Ketiga mode kecepatan terebut dilambangkan dengan angka 1, 2 dan 3. Sedangkan untuk angka 0 menunjukkan kipa angin mati. Gambar 1. Kipa angin litrik[1] Gambar 2. Skema rangkaian kipa angin dengan 3 mode kecepatan[6] Gambar 2 merupakan kema rangkaian kipa angin dengan 3 mode kecepatan. Terdapat 3 peed witch untuk mengatur kecepatan rendah (low), edang (medium) dan tinggi (high). Dari maing-maing witch terebut terhubung dengan run winding (lilitan utama) yang mempunyai nilai reitani berbeda-beda. Semakin bear nilainya maka aru yang mengalir emakin bear, ehingga kipa akan berputar emakin cepat. Pada ii aux winding ditambahkan kapaitor digunakan untuk menyimpan aru yang berguna agar kipa dapat mulai berputar dan menunjukkan arah rotai dari kipa angin.[6] Tahap pertama dalam merancang item ini adalah memodifikai kipa angin. Gambar 3 merupakan kondii awal ebelum dimodifikai edangkan Gambar 4 merupakan rangkaian kipa angin terebut. Kipa angin yang digunakan pada penelitian ini adalah kipa angin dengan 3 mode kecepatan, timer, dan move. Daya yang digunakan adalah 45 W dengan tegangan 220 V. Gambar 3. Kipa angin ebelum dimodifikai

3 TRANSIENT, VOL.5, NO. 2, JUNI 2016, ISSN: , 182 Gambar 4. Rangkaian kipa angin ebelum dimodifikai Setelah mengetahui rangkaian awal kipa angin, maka elanjutnya dapat dirancang item yang memungkinkan kipa dapat dikendalikan dengan remote. Sitem pada kipa angin yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 5. untuk menunjukkan bila ada koneki aktif. RXD digunakan ebagai receiver, yang akan menerukan data dari komponen lain ke antena HC-05. TXD digunakan ebagai tranmitter, yang akan menerukan data dari antena HC-05 ke komponen lain. Data yang mauk dan keluar dari HC-05 adalah data erial. GND digunakan ebagai ground item. VCC berfungi ebagai umber tegangan, ini menggunakan daya 5V DC. KEY digunakan untuk AT command. Agar berfungi ebagai AT command pin KEY ini diberi tegangan 3,3 V. Biaanya pin KEY juga dikenal dengan pin EN untuk pabrikan yang berbeda. Gambar 6. Bluetooth HC-05[7] HC-05 dihubungkan ke USBtoTTL, edangkan USBtoTTL dihubungkan ke port USB komputer eperti pada Gambar 7. Pengkabelan dari HC05 ke USBtoTTL adalah maing-maing ebagai berikut, RXD ke TXD, TXD ke RXD, VCC ke 5V, GND ke GND, EN ke 3,3V. Gambar 5. Komponen penyuun kipa angin 2.2. Merancang Komunikai Nirkabel Komunikai erial ini merupakan daar dari item yang menghubungkan antara kipa angin dengan remote. Pada komunikai erial terdapat berbagai macam parameter. Pada daarnya pada komunikai erial, parameter pada ii tranmitter haru ama dengan ii receiver. Parameter ini dapat diatur pada oftware pemrograman. Untuk tuga akhir ini menggunakan oftware CV AVR. Pengaturan parameter ini dilakukan pada menu USART pada aat pertama kali membuat project baru (New File). Parameter yang akan digunakan adalah parameter yang udah umum digunakan oleh para programmer dalam merancang item komunikai erial. 1. Aynchronou mode 2. 8 bit data 3. 1 top bit, no parity 4. baud rate 9600 bp 5. receiver buffer ebear 8 byte HC-05 eperti pada Gambar 6 terdapat 6 pin, yaitu STATE, RXD, TXD, GND, VCC dan KEY. STATE digunakan Gambar 7. Menghubungkan bluetooth HC-05 dengan USBtoTTL Setelah emuanya aling terhubung, langkah elanjutnya adalah melakukan command pada aplikai HTerm. Sebagai contoh gambar di bawah adalah memberikan command AT pada ii tranmitter untuk mengecek kondii dari bluetooth. Bila bluetooth bekerja dengan baik, maka pada ii receiver akan memberikan repon OK Membuat Remote Setelah mengetahui item yang akan dibuat pada kipa angin, elanjutnya adalah merancang remote. Remote akan digunakan untuk mengendalikan kipa angin. Sitem yang akan dibuat pada remote dapat dilihat pada Gambar 8.

4 Ω TRANSIENT, VOL.5, NO. 2, JUNI 2016, ISSN: , 183 Tabel 1 merupakan hail pengujian aru yang dibutuhkan oleh remote. Nilai aru yang dibutuhkan aat earching lebih bear dibandingkan aat paired. Hal ini terjadi karena pada aat earching bluetooth membutuhkan daya ektra untuk mencari paangannya. Pada mode earching kebutuhan aru lebih bear bila dibandingkan dengan mode paired. Nilai aru pada mode ini adalah ebear 88,2 ma. Pada mode ini, LED indikator bluetooth maih berkedip dengan cepat. Setelah LED indikator bluetooth berkedip lambat aru turun menjadi 72,4 ma. Mode ini dinamakan mode paired (terhubung). Bluetooth membutuhkan daya ektra pada mode earching untuk mencari paangannya. Setelah bluetooth terpaang dengan bluetooh lainnya (paired), aru menjadi turun. Tabel 2. Pengujian aru kipa angin Gambar 8. Komponen penyuun remote 3. Hail dan Analia Setelah mengetahui item yang akan dibuat pada kipa angin dan remote, elanjutnya adalah merangkai emua komponen yang terdapat pada Gambar 5 dan Gambar 8. Hail dari merangkai kipa angin dan remote dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10. Gambar 9. Kipa angin tampak depan Gambar 10. Remote angin tampak depan Tabel 1. Pengujian aru remote Mode Aru (ma) Searching 88,2 Paired 72,4 Mode COVER: OFF (ma) COVER: ON (ma) STAND BY 3,2 3,2 SPEED 1 142,6 159,8 SPEED 2 155,3 173,5 SPEED 3 169,6 188,6 Pada mode tand by adalah aat kipa iap menerima perintah dari puh button kipa itu endiri maupun perintah dari remote. Pada mode ini pertama kali aru mengalir pada charger 5V. Kemudian aru mengalir ke modul mikrokontroler elanjutnya aru mengalir menuju modul relay. Mode COVER:OFF adalah aat (cover) penutup yang berfungi mengarahkan angin dimatikan. Sedangkan mode COVER:ON adalah aat cover dinyalakan. Relay yang digunakan untuk move ini adalah relay nomor 4. SPEED 1 adalah aat relay nomor 1 hidup dan menyebabkan kipa berputar pada kecepatan paling rendah. SPEED 2 adalah aat relay nomor 2 hidup dan menyebabkan kipa berputar pada kecepatan edang. SPEED 3 adalah aat relay nomor 3 hidup dan menyebabkan kipa berputar pada kecepatan paling tinggi. Terlihat pada Tabel 2 bahwa nilai aru pada mode STAND BY adalah ama ini dikarenakan pada mode ini diatur bahwa elama SPEED tidak menyala COVER juga tidak menyala. Nilai aru tertinggi adalah aat SPEED 3 + COVER:ON ebear 188,6 ma. Hal ini udah euai dengan daar teori bahwa emakin tinggi kecepatan kipa, emakin bear pula aru yang mengalir. SPEED 3 merupakan mode kecepatan tertinggi kipa angin, edangkan COVER:ON merupakan keadaan di mana aru mengalir untuk menggerakkan motor pada cover. Tabel 3 merupakan hail pengujian waktu pairing bluetooth tanpa penghalang. Telah dilakukan 5 kali percobaan dengan 7 variai jarak, menunjukkan bahwa: 1. Tidak ada perbedaan yang ignifikan waktu minimum yang dibutuhkan, karena eliih waktu tidak terlalu jauh. Nilai minimum yang dibutuhkan untuk pairing berkiar dari 3,8 hingga 6,4.

5 TRANSIENT, VOL.5, NO. 2, JUNI 2016, ISSN: , Nilai makimum bervariai, emakin jauh jarak pengukuran tingkat keulitan untuk pairing emakin tinggi. Nilai makimum yang dibutuhkan untuk paring berkiar dari 5,4 hingga 1m Nilai rata-rata yang dibutuhkan untuk paring berkiar dari 4,7 hingga 39,1. Semakin jauh jarak pengukuran maka nilai rata-rata juga akan emakin tinggi. 4. Pada jarak 30 m waktu yang dibutuhkan adalah >2 m (lebih dari 2 menit) nilainya hampir 2 kali nilai makimum pada percobaan jarak ebelumnya (20 m dan 30 m). Pada jarak 30 m bluetooth tidak juga terkoneki. Hal ini berarti dalam kondii tanpa halangan, bluetooth tidak dapat melakukan pairing mulai pada jarak dari 30 meter hingga elebihnya. Tabel 3. Pengujian waktu pairing bluetooth tanpa penghalang Percobaan ke m 5,2 4,6 5,4 4,6 3,8 5 m 7,1 5,9 6,0 4,8 28,4 10 m 6,6 7,5 5,1 4,6 32,2 15 m 5,1 6,7 17,3 7,3 29,1 20 m 37,0 5,4 6,7 1m 7, m 7,2 1m 6,4 1m 49, m >2 >2 >2 >2 >2 m m m m m Nilai min 3,8 4,8 4,6 5,1 5,4 6,4 >2 m 28,4 10,4 32,2 11,2 29,1 13,1 1m 23,7 2 1m 39,1 7 >2 m >2 m Tabel 4. Pengujian waktu pairing bluetooth dengan penghalang 5 m 10 m 15 m 20 m Percobaan ke ,1 6,9 32,0 5,8 28,4 6,6 7,5 30,1 10,6 32,2 1m 8,7 6,7 17,7 25,4 3 >2 >2 >2 >2 >2 m m m m m Nilai min 5,8 6,6 6,7 >2 m Nilai mak 32,0 32,2 1m 3 Nilai Ratarata mak 5,4 4,7 Ratarata 16,0 17,4 24,3 >2 m >2 m Tabel 4 merupakan hail pengujian waktu pairing bluetooth dengan penghalang. Telah dilakukan 5 kali percobaan dengan 4 variai jarak, menunjukkan bahwa: 1. Tidak ada perbedaan yang ignifikan waktu minimum yang dibutuhkan, karena eliih waktu tidak terlalu jauh. Nilai minimum yang dibutuhkan untuk pairing berkiar dari 5,8 hingga 6,7. 2. Nilai makimum bervariai, emakin jauh jarak pengukuran tingkat keulitan untuk pairing emakin tinggi. Nilai makimum yang dibutuhkan untuk paring berkiar dari 32,0 hingga 1m Nilai rata-rata yang dibutuhkan untuk paring berkiar dari 16,0 hingga 24,3. Semakin jauh jarak pengukuran maka nilai rata-rata juga akan emakin tinggi. 4. Pada jarak 20 m waktu yang dibutuhkan adalah >2 m (lebih dari 2 menit) nilainya hampir 2 kali nilai makimum pada percobaan jarak ebelumnya (15 m). Pada jarak 20 m bluetooth tidak juga terkoneki. Hal ini berarti dalam kondii dengan halangan, bluetooth tidak dapat melakukan pairing mulai pada jarak dari 20 meter hingga elebihnya. Bila dibandingkan dengan percobaan tanpa penghalang, percobaan dengan penghalang menghailkan nilai rata-rata yang lebih bear. Hal ini diebabkan karena inyal yang dipancarkan terhalang dan tidak langung mengenai antara bluetooth remote dan bluetooth kipa angin. Tabel 5. Komunikai nirkabel tanpa penghalang Tingkat Keberhailan OFF SPEED TIMER MOVE CHECK 0 m 100% 100% 100% 100% 90% 5 m 100% 90% 90% 100% 80% 10 m 80% 70% 70% 80% 70% 15 m 70% 70% 70% 70% 70% 18 m 70% 70% 70% 70% 70% 20 m 70% 70% 70% 70% 70% 25 m 70% 70% 60% 70% 60% 30 m 40% 40% 40% 40% 40% 31 m 0% 0% 0% 0% 0% Tabel 5 merupakan hail pengujian komunikai nirkabel tanpa penghalang. Tabel 5 terlihat beberapa kegagalan. Hal ini diebabkan oleh beberapa faktor: 1. Senitivita dari puh button yang kurang baik. 2. Delay yang diberikan pada mikrokontroler juga dapat menjadi item berjalan tidak optimal. 3. Semakin jauh jarak pengukuran maka tingkat keberhailan juga menurun. Bata makimum operaional remote hingga jarak 30 m aja. Tabel 6. Komunikai nirkabel dengan penghalang Tingkat Keberhailan OFF SPEED TIMER MOVE CHECK 5 m 100% 100% 90% 100% 80% 10 m 90% 80% 70% 90% 70% 12 m 80% 70% 70% 80% 70% 15 m 70% 70% 70% 70% 70% 20 m 70% 70% 70% 70% 70% 21 m 0% 0% 0% 0% 0% Tabel 6 merupakan hail pengujian komunikai nirkabel dengan penghalang. terlihat beberapa kegagalan. Hal ini diebabkan oleh: 1. Senitivita dari puh button yang kurang baik. 2. Delay yang diberikan pada mikrokontroler juga dapat menjadi item berjalan tidak optimal. 3. Semakin jauh jarak pengukuran maka tingkat keberhailan juga menurun. Pada jarak 21 m terlihat percobaan gagal emua, ini menandakan bahwa remote tidak dapat berfungi pada jarak 21 m. Remote maih dapat berfungi ecara normal dengan penghalang hingga jarak 20 m aja.

6 TRANSIENT, VOL.5, NO. 2, JUNI 2016, ISSN: , 185 Bila dibandingkan dengan percobaan tanpa penghalang, percobaan dengan penghalang menghailkan nilai lebih kecil. Remote hanya berfungi pada jarak 20 m aja, edangkan percobaan tanpa penghalang remote dapat berfungi hingga jarak 30 m. Hal ini diebabkan inyal yang dikirimkan tidak langung menuju ke aaran, ehingga remote hanya dapat bekerja pada jarak yang lebih dekat. 4. Keimpulan Telah dibuat kipa angin beerta remote menggunakan komunikai bluetooth. Remote membutuhkan tegangan ebear 9 V, aru ebear 88,2 ma (mode earching) dan 72,4 ma (mode tand by). Kipa agin membutuhkan tegangan ebear 220V, aru yang dibutuhkan aat kipa menyala antara 142,6 ma hingga 188,6 ma. Tingkat eberhailan pengujian tombol kipa angin dan remote berkiar antara 70% hingga 100%. Pengujian waktu pairing dengan penghalang maupun tanpa penghalang berkiar antara 3,8 hingga 1m 7. makimal remote dapat bekerja tanpa penghalang adalah ejauh 30 m. makimal remote dapat bekerja dengan penghalang (penghalang yang digunakan adalah tembok etebal 18 cm) adalah ejauh 20 m. Refereni [1]. Target, Kipa Angin, [Online]. Available: [Acceed: 18-Mar-2016]. [2]. Suan Wang, Infrared Receiver Sytem For A Remote Control Ceiling Fan, US Patent 5,033,113, [3]. Kuo-Cheng Chen, Infrared Remote Control, US Patent A1, [4]. F. N. Eritha, Implementai Bluetooth HC-05 untuk Mengurangi Tingkat Kecelakaan pada Pengendara Sepeda Motor, Tuga Akhir, Univerita Brawijaya, Malang, Indoneia, [5]. S. Electronic, Bluetooth Baic, [Online]. Available: [Acceed: 15-Mar-2016]. [6]. B. Johnon, Box Fan Wind Turbine, [Online]. Available: [Acceed: 15-Mar-2016]. [7]. Alelectro, HC-05, [Online]. Available: [Acceed: 22-Mar- 2016].