TUGAS AKHIR PERANCANGAN LIGHT DIMMER YANG BEKERJA DIPENGARUHI OLEH KONDISI CAHAYA RUANGAN Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1) Disusun Oleh : Nama : Muhammad Jumadi Akhirudin NIM : 41410110067 Program Studi : Teknik Elektro PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2013
KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas berkat dan rahmat-nya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini mengambil judul Perancangan Light Dimmer Yang Bekerja Dipengaruhi Oleh Kondisi Cahaya Ruangan. Skripsi ini merupakan syarat dalam menyelesaikan program pendidikan Strata Satu (S1) pada Universitas Mercubuana Jurusan Teknik Elektro. Dengan segala kerendahan hati dalam kesempatan ini tidak lupa penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Yudhi Gunardi, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro PKK Universitas Mercu Buana. 2. Bapak Ir. Eko Ihsanto M.Eng selaku Dosen Pembimbing Materi yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini. 3. Ibu, Kedua Mertua, adik dan kakak-kakak penulis yang telah memberikan dukungan baik materiil dan semangat. Terima kasih sebanyak-banyaknya, semoga Allah SWT selalu membalas kebaikan-kebaikan mereka. 4. Istri penulis Eva Arofah dan anak kami tercinta Nayra Tsabitha M.A, Muhammad Khalid Abyan A. yang selalu ada dan terus mengingatkan agar skripsi ini selesai dan meraih gelar sarjana. 5. Rekan rekan di PT. Barat Jaya, dan rekan-rekan kuliah atas semangat, motivasi, serta kebersamaan selama perkuliahan, serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhirnya segala sesuatu memang tidak ada yang sempurna kecuali Tuhan Yang Maha Esa, Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan tugas akhir ini. Jakarta, 17 Maret 2013 ( Muhammad Jumadi Akhirudin ) v
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul.. Halaman Pernyataan. Halaman Pengesahan.... Abstrak. Kata Pengantar.... Daftar Isi... Daftar Tabel.. Daftar Gambar.. i ii iii iv v vi ix x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1.2 Perumusan Masalah... 1.3 Batasan Masalah... 1.4 Tujuan Penulisan... 1.5 Sistem Kerja Alat... 1.6 Metode Penyelesaian Masalah... 1.7 Sistematika Penulisan 1 1 2 2 2 3 3 3 BAB II LANDASAN TEORI... 2.1 Thyristor... 2.1.1 Struktur Thyristor... 2.1.2 SCR... 2.1.3 TRIAC... 2.1.4 DIAC... 2.2 Mikrokontroler AVR... 2.2.1 Mikrokontroler AVR ATMega8535... 2.2.2 Mikrokontroler AVR ATMega16..... 2.2.3 Mikrokontroler AVR ATMega32 5 5 5 7 9 10 12 14 14 16 vi
2.3 Bahasa Pemrograman BASIC AVR (BASCOM AVR)... 2.3.1 Tipe Data... 2.3.2 Variabel... 2.3.3 Kontanta... 2.3.4 Penulisan Bilangan...... 2.3.5 Alias. 2.3.6 Operator... 2.3.7 Operasi Bersyarat 2.3.8 Compiler Directive.. 2.4 Sensor.. 18 19 19 20 21 21 21 22 24 25 BAB III PERANCANGAN ALAT... 3.1 Hardware... 3.1.1 Voltage Regulator... 3.1.2 IC TL494CN... 3.1.3 IC MOC3020 dan TRIAC BTA12.. 3.1.4 Switching Transistor 3.1.5 Sensor Cahaya. 3.1.6 Sensor Objek 3.1.7 Mikrokontroler AVR ATMega 3.2 Software... 26 27 27 28 29 30 31 35 36 37 BAB IV ANALISA DAN HASIL KINERJA ALAT. 4.1 Analisa dan Tujuan Pengujian... 4.2 Analisa Rangkaian... 4.3 Alat dan Media Pengujian...... 4.4 Pengujian dan Pengukuran Kinerja Alat... 4.4.1 Pengujian Catu Daya +5 Vdc.. 4.4.2 Pengujian IC TL494CN... 4.4.3 Pengujian Tegangan Output pada Lampu Pijar 4.4.4 Pengujian Sensor Cahaya (LDR).... 4.4.5 Pengujian Nilai ADC Mikrokontroler AVR 40 40 40 47 48 48 48 49 52 54 vii
4.4.6 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan 4.5 Pemrograman. 57 59 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... 64 64 65 DAFTAR PUSTAKA... LAMPIRAN 66 viii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel-2.1 Tipe Data dan Ukurannya... Tabel-2.2 Operator Aritmatika... Tabel-2.3 Operator Rasional... Tabel-2.4 Operator Logika... Tabel-4.1 Data Hasil Pengujian Catu Daya +5 Vdc... Tabel-4.2 Data Hasil Pengukuran TL494CN... Tabel-4.3 Tegangan Jala-jala PLN... Tabel-4.4 Pengukuran Arus ke Beban Lampu... Tabel-4.5 Tegangan dan Arus pada Lampu Pijar... Tabel-4.6 Data Hasil Pengukuran Tegangan pada LDR... Tabel-4.7 Perbandingan Antara ADC dengan Daya Lampu... 19 21 22 22 48 48 49 49 50 52 57 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar-2.1 Struktur Thyristor... Gambar-2.2 Visualisasi dengan Transistor... Gambar-2.3 Thyristor diberi Tegangan... Gambar-2.4 Struktur SCR... Gambar-2.5 Karakteristik kurva I-V SCR... Gambar-2.6 Rangkaian SCR Gambar-2.7 Simbol TRIAC... Gambar-2.8 Simbol DIAC... Gambar-2.9 Rangkaian Dimmer...... Gambar-2.10 Bentuk Gelombang Rangkaian Dimmer. Gambar-2.11 Konfigurasi Pin ATMega8535 Gambar-2.12 Pin-pin ATMega16 Kemasan 40-pin... Gambar-2.13 Pin-pin ATMega32 Kemasan 40-pin... Gambar-3.1 Diagram Blok Perancangan Light Dimmer.. Gambar-3.2 Voltage Regulator +5 Vdc... Gambar-3.3 Rangkaian IC TL494CN.. Gambar-3.4 Koneksi TL494CN dengan MOC3020 Gambar-3.5 Skematik MOC3020 Gambar-3.6 Koneksi MOC3020 dengan TRIAC Gambar-3.7 Rangkaian Switching Transistor dan Relay Gambar-3.8 Rangkaian Kontak Relay. Gambar-3.9 Bentuk Fisik LDR Gambar-3.10 Rangkaian Sensor Cahaya.. Gambar-3.11 Koneksi Rangkaian Sensor dengan TL494CN Gambar-3.12 Koneksi Rangkaian Sensor dengan Mikrokontroler.. Gambar-3.13 Rangkaian Sensor Objek (Dummy Sensor). Gambar-3.14 Rangkaian Mikrokontroler AVR dan LCD. Gambar-3.15 Flowchart Sistem Otomatisasi Light Dimmer. Gambar-4.1 Bentuk Gelombang tanpa Trigger... 5 6 6 7 8 9 9 10 11 11 14 16 18 26 28 28 29 29 29 30 31 31 32 32 34 35 36 38 41 x
Gambar-4.2 Bentuk Gelombang dengan Trigger. Gambar-4.3 Bentuk Gelombang Penyearah Gambar-4.4 Rangkaian Kontrol Photo-Transistor... Gambar-4.5 Bentuk Gelombang Rangkaian Kontrol Photo-Transistor.. Gambar-4.6 Rangkaian PWM Control Unit Gambar-4.7 Rangkaian untuk Men-trigger TRIAC. Gambar-4.8 Bentuk Gelombang PWM Gambar-4.9 Rangkaian Sensor Cahaya... Gambar-4.10 Grafik Resistansi LDR terhadap Iluminasi.. Gambar-4.11 Data ADC untuk Kondisi Gelap.. Gambar-4.12 Data ADC untuk Kondisi Redup. Gambar-4.13 Data ADC untuk Kondisi Terang Gambar-4.14 Status Kondisi Keadaan Standby 1. Gambar-4.15 Status Kondisi Keadaan Standby 2. Gambar-4.16 Status Kondisi Ruangan Gelap... Gambar-4.17 Status Kondisi Ruangan Redup... Gambar-4.18 Status Kondisi Ruangan Terang...... 42 43 44 44 45 46 46 52 54 56 56 57 58 58 58 58 59 xi