SISTEM KENDALI SIRKULASI UDARA BERDASARKAN KONDISI LINGKUNGAN SEKITAR UNTUK KENYAMANAN RUANGAN Robby Candra 1, Muhammad Subchan Karim 2 1,2 Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer & Teknologi Informasi Universitas Gunadarma Jakarta Jl. Margonda Raya 100, Pondok Cina Depok Jawa Barat (16424) E-mail: robby.c@staff.gunadarma.ac.id 1, subchankarim@student.gunadarma.ac.id 2 ABSTRAK Kegiatan yang dilakukan di dalam ruangan tidak terlepas dari banyak faktor yang salah satu faktor tersebut yaitu kenyamanan ruangan. Ketidaknyamanan sangat terlihat dari kurangnya sirkulasi udara dalam suatu wilayah maupun ruang karena tidak memperhatikan apakah pembangunan sudah seimbang dengan kondisi alam. Sistem sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan ini merupakan salah satu solusi bagi manusia sebagai modernisasi yang membantu manusia dalam kemudahan mengatur dan meningkatkan kenyamanan sehingga produktivitas kerja dapat tercapai. Sistem sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan adalah sistem yang bekerja berdasarkan kondisi lingkungan sekitar yang dideteksi melalui sensor. Kondisi yang terdeteksi akan diproses oleh mikrokontroler ATMega 8535. Output yang dihasilkan yaitu membuka dan menutupnya atap, berputarnya kipas serta kondisi output yang dihasilkan ditampilkan melalui LCD. Sistem ini dapat berfungsi berdasarkan kondisi lingkungan yang terdeteksi sehingga sirkulasi udara dapat lebih maksimal dan kenyamanan ruangan dapat tercapai. Kata Kunci: Kendali, Kenyamanan, Ruangan, Sirkulasi, Udara 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak lepas dari berbagai macam kegiatan, baik itu kegiatan yang dilakukan di dalam ruangan maupun kegiatan yang dilakukan di luar ruangan. Kegiatan yang dilakukan di dalam ruangan tidak terlepas dari banyak faktor yang salah satu faktor tersebut yaitu kenyamanan ruangan. Untuk mendapatkan kenyamanan ruangan tergantung dari proses perancangan ruangan tersebut. Tidak tercapainya faktor kenyamanan ruangan akan menyebabkan kegiatan manusia tidak optimal. Menurut pendapat Widagdo (2009) kualitas udara dalam ruang kerja merupakan salah satu faktor yang harus diperhatikan untuk mencapai produktivitas kerja. Ketidaknyamanan sangat terlihat dari kurangnya sirkulasi udara dalam suatu wilayah maupun ruang karena tidak memperhatikan apakah pembangunan sudah seimbang dengan kondisi alam. Menurut pendapat Laksitoadi (2008) kemajuan teknologi dibidang pengendali udara sangat membantu manusia dalam menciptakan sebuah kondisi udara yang nyaman untuk beraktifitas. Sayangnya penggunaan pendingin udara (AC) dapat merusak lapisan ozon yang berpengaruh besar pada iklim. Sistem kendali sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan adalah salah satu sistem kendali yang bekerja berdasarkan kondisi lingkungan sekitar yang dideteksi melalui sensor, dimana sensor yang digunakan terdiri dari tiga jenis sensor yaitu sensor panas, cahaya dan air, bekerja sebagai pendeteksi waktu malam dan siang serta suhu panas serta kondisi hujan. Sistem ini dilengkapi dengan atap otomatis apabila suhu mulai panas ataupun kondisi hujan, atap tersebut akan menutup apabila cuaca terlalu panas ataupun hujan, juga dilengkapi sebuah kipas yang bekerja secara otomatis mengikuti keadaan pada sensor, kipas berfungsi sebagai alat yang akan menetralisir udara, akan membuang udara yang tidak baik akibat kondisi cuaca yang tidak beraturan serta menggantikan udara yang lebih baik kedalam ruangan, serta dilengkapi dengan sebuah LCD yang akan memberikan informasi kepada pemilik rumah apakah kondisi kipas dan atap aktif atau mati. 1.2 Tujuan Sistem kendali sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan ini merupakan salah satu solusi bagi manusia sebagai modernisasi yang membantu manusia dalam kemudahan mengatur dan meningkatkan kenyamanan terutama dalam kondisi lingkungan saat ini yang kurang diperhatikannya kenyamanan terutama dalam hal sirkulasi udara. 2. LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler Atmega8535 Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum adamikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila di bandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya : 1. Tersedianya I/O I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesordibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255. 2. Memori Internal 71
Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehinggamutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Memiliki bentuk yang lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Mikro kontroler yang digunakan pada alat ini yaitu, AVR ATMEGA 8535 merupakan IC CMOS 8-bit yang memiliki daya rendah dalam pengopersiannya dan berbasis pada arsitektur RISC AVR ATMEGA 8535 dapat mengeksekusi satu instruksi dalam sebuah siklus clock, dan dapat mencapai 1 MIPS per Mhz, sehingga para perancang dapat megoptimalkan penggunaan daya rendah dengan kecepatan yang tinggi. ATMega8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 2006. Karena merupakan keluarga AVR, maka ATMega8535 juga menggunakan arsitektur RISC. Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur RISC (Reduce Instruction set computing) 8 bit yang menjalankan sebuah instruksi tunggal dalam 1 siklus dan memiliki struktur I/O ( Input Output ) yang lengkap dan di desain menggunakan arsitektur harvard. AVR ATMEGA 8535 mempunyai 40 kaki, 32 kaki yang digunakan untuk keperluan port paralel setiap port terdiri dari 8 pin, sehingga terdapat 4 port, yaitu port A, port B, portc, port D. seperti gambar 1 dibawah ini : Gambar 1. Konfigurasi Pin ATMega8535 (http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/164169/atmel/atmega8535.html) 2.2 Tranduser Transduser berasal dari kata traducere dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut sensor, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain. Untuk contoh dari transduser adalah Motor DC, yaitu perangkat elektromagnetis yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanis atau gerak. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Struktur motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen seperti yang terdapat pada gambar 2. Gambar 2. Struktur Motor DC (http://cacingkreamy.blogspot.com/) 2.3 Sensor Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan. Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang 72
turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar berikut. Gambar 5. Blok diagram rangkaian Gambar 3. Simbol LDR (http://elektronikadasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensorcahaya-ldr-light-dependent-resistor/) LM 35 adalah sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mv / C, yang berarti bahwa kenaikan suhu 1 C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mv. IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperatur ruangan atau suhu kamar. Jangkauan sensor mulai dari 55 C sampai dengan 150 C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah. LM 35 dapat dialiri arus 60 ma dari supply sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah di dalam suhu ruangan. Selain LM35 ini memiliki keakuratan yang tinggi, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi. Gambar 4. Konfigurasi LM35 3. PEMBAHASAN DAN HASIL 3.1 Pembahasan Cara kerja dari rangkaian ini terbagi menjadi beberapa blok diagram seperti yang ditunjukkan pada gambar 5 berikut ini : Rangkaian sensor merupakan bagian dari media input dari keseluruhan rangkaian, IC LM324 merupakan IC yang bekerja sebagai IC komparator dari sensor cahaya dan suhu, sementara sensor air terpisah dengan LM324, masing masing bekerja untuk membandingkan masukkan yang didapat. Trimpot dalam rangkaian sensor tersebut digunakan sebagai pengatur sensitivitas pada setiap sensor. Sehingga kepekaan sensor terhadap gerak atau benda yang mengenainya dapat direspon sesuai dengan tingkat sensitivitas yang ada pada sensor. Proses merupakan bagian keseluruhan aktivitas dari komponen yang digunakan pada rangkaian ini, mulai dari sumber tegangan yang disalurkan kepada setiap komponen hingga dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Dalam rangkaian ini IC ATmega8535 berfungsi sebagai pengontrol dari masukkan yang diberikan melalui IC LM324 maupun sensor air, dan kemudian IC Atmega8535 memberikan control kepada IC L293D sebagai output berupa perputaran motor ataupun kepada Kipas untuk bekerja memberikan sirkulasi udara serta pada LCD sebagai media pemberi informasi. Masukkan yang diberikan pada kaki 9 IC ATmega8535 yaitu sebagai resetter atau menjadikan seluruh aktivitas yang ada pada komponen agar kembali pada kondisi awal untuk dapat difungsikan kembali.oscillator pada chip IC diatur oleh XTAL yang berfungsi sebagai clock yang berguna dalam proses yang sedang terjadi pada mikrokontroler dan 2 buah kapasitor sebesar 33µf sebagai penstabil pulse yang akan diberikan kepada XTAL, lalu dikembalikan kembali kepada IC oscillator. Pada rangkaian ini terdapat IC L293D merupakan IC yang bekerja sebagai pengatur gerak motor DC sedangkan Kipas bekerja sebagai sirkulasi udara dan LCD sebagai penampil informasi kondisi yang terjadi. Berjalan sesuai dengan kondisi yang terdapat pada masukkan yang telah di proses oleh IC ATMega8535. Motor DC pada rangkaian ini mempunyai 3 kondisi yaitu, diam, maju, dan mundur. Motor DC ini dapat berputar searah jarum jam (CW) dan dapat berputar sebaliknya (CCW) sesuai arus maupun tegangan yang diberikan oleh IC L293D, sehingga motor DC dapat bergerak maju, mundur maupun diam sedangkan Kipas yang digunakan adalah dua buah masing masing berfungsi untuk membuang 73
udara kotor pada ruang dan memasukan udara segar dari luar. Adapun skema rangkaian dari sistem ini seperti yang ditunjukkan pada gambar 6. Gambar 6. Skema rangkaian sistem. Alur program dari cara kerja sistem ini digambarkan melalui diagram alur yang terdapat pada gambar 7. Diagram alur merupakan tahapan yang dilakukan untuk alat bekerja secara keseluruhan yang telah terancang dan terprogram. Proses awal dari kerja alat yaitu tahap pemberian daya (power on) atau pemberian tegangan listrik pada setiap komponen alat jika daya sudah didapatkan setelah itu program melakukan inisialisasi terhadap pustaka ataupun mikrokontroler yang digunakan. Kemudian memasuki tahap masukkan yaitu berupa sensor yang digunakan sebagai media masukkan alat. Pada tahap selanjutnya alat bekerja sebagai pengambil keputusan, keputusan yang diambil berdasarkan nilai kondisi pada masukkan sebenarnya dari sensor, setiap pengambilan keputusan dapat menghasilkan keluaran sebuah perintah yang ditujukan kepada alat atau rangkaian yang berfungsi sebagai output, alat bekerja membandingkan masukkan sesuai dengan sinyal yang didapat dari sensor, jika tidak sesuai pembanding akan menunggu atau default sampai dengan kondisi yang sesuai didapatkan, setiap sensor memiliki nilai masing masing yang menandakan bahwa sensor sudah mendapatkan masukkan atau belum, pada alat ini sensor suhu ( LM35) dan cahaya ( LDR ) akan aktif bila berlogika 1 atau high, sedangkan sensor air aktif jika berlogika 0 atau low. 3.2 Hasil Berdasarkan hasil uji coba yang dilakukan untuk mengetahui kinerja dari sistem, maka didapat hasil seperti yang ditunjukkan pada table 1 berikut ini : Tabel 1. Hasil pengujian sistem Gambar 7. Diagram alur 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil uji coba yang sudah dilakukan alat berfungsi sesuai dengan kondisi lingkungan sekitar yang terdeteksi oleh sensor. 2. Jika seluruh kondisi sensor dalam alat ini sudah terpenuhi maka alat akan dapat menghasilkan output, yaitu perputaran motor DC, perputaran kipas dan informasi kondisi yang terjadi pada LCD. 3. Dengan berfungsinya alat ini sesuai dengan kondisi yang diinginkan dengan demikian dapat membantu, meningkatkan kemudahan mengatur 74
sirkulasi udara sehingga kenyamanan ruangan dapat tercapai. 5. PUSTAKA Elektronika Dasar. 2 September 2012. Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor). (http://elektronikadasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensorcahaya-ldr-light-dependent-resistor/, diakses 18 Desember 2013) Laksitoadi, B. 2008. Kenyamanan termis gedung olah raga ditinjau dari aliran udara (studi kasus : GOR Bulungan dan Gymnasium UI). Skripsi FT Universitas Indonesia. Musbikhin. 1 Maret 2011. Pengertian Sensor Dan Macam-macam Sensor. (http://www.musbikhin.com/pengertian-sensordan-macam-macam-sensor, diakses 18 Desember 2013). Nuriz, A. Januari 2013. Motor DC. (http://cacingkreamy.blogspot.com/, diakses 17 Desember 2013) Setiawan, H. 2012. Sensor Suhu LM35. (http://ilmubawang.blogspot.com/2012/02/sensor -suhu-lm35.html, diakses 17 Desember 2013). Widagdo, S. 2009. Kualitas Udara Dalam Ruang Kerja. Sigma Epsilon ISSN 0853-9103 Vol.13 No. 3 Agustus 2009. 75