IMPLEMENTASI ALGORITMA FUZZY UNTUK PEMBUATAN KIPAS ANGIN HEMAT ENERGI BERDASARKAN SUHU, KELEMBABAN DAN GERAK NASKAH PUBLIKASI diajukan oleh Agung Dinori Sandra 12.01.3028 Hadi Saputra 12.01.3061 kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015
IMPLEMENTASI ALGORITMA FUZZY UNTUK PEMBUATAN KIPAS ANGIN HEMAT ENERGI BERDASARKAN SUHU, KELEMBABAN DAN GERAK Agung Dinori Sandra 1), Hadi Saputra 2), Ferry Wahyu Wibowo, S.Si., M.Cs, 1) Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta 2) Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283 Email : agung.sandra@students.amikom.ac.id 1),hadi.s@students.amikom.ac.id 1), ferry.w@amikom.ac.id Abstract - Indonesia is a tropical country, where the weather is very hot indonesia Indonesian and many people are not resistant to heat, therefore the air conditioning solutions is an important concern to refresh the heat, air conditioner system is one solution to refresh the rooms were hot, but the Air air with air conditioner system is not flexible solutions, because of air conditioner systems require high electrical needs, and also not everyone mempu buy air conditioning system with air conditioner because the price is quite expensive. The fan be the cheapest solution to freshen the room was hot, because the fan does not require high electrical needs and also almost everyone mempu buy fans. Plus we create an energy-efficient fan, which use more electrical energy saving than the other fans because we add smart technology in the making of this fan. Keywords - Fan, Air Conditioner, Energy Saving, Smart Technology. 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Indonesia adalah negara yang beriklim tropis, dimana solusi penyejuk udara menjadi perhatian penting. Sistem air conditioner memang menjadi jawaban paling sederhana, tapi bukanlah alternatif yang fleksibel dan juga sistem air conditioner menuntut kebutuhan listrik yang tinggi. Solusi termurah untuk menyegarkan udara yang panas adalah kipas angin. tapi tidak semua orang mengapresiasi perangkat yang satu ini. Kami menawarkan sebuah alternatif penyejuk udara yang unik dengan mengunakan konsep teknologi pintar, dimana kipas angin ini dapat mengontrol sendiri kecepatan putaran kipas dengan menyesuaikan suhu dan kelembaban ruangan. karena didalam perangkat kipas angin ini, kami menggunakan sensor pendeteksi suhu dan kelembaban yang akan menjadi paremeter untuk putaran kipas, sehingga kipas dapat mengontrol sendiri kecepataanya berdasarkan keadaan di dalam ruangan. Apabila suhu di dalam ruangan panas maka putaran kipas menjadi cepat, dan apabila suhu dalam ruangan turun menjadi normal maka kecepatan putaran kipas akan menurun. Dengan demikian penggunaan listrik untuk kipas angin ini akan lebih hemat, tidak seperti kipas angin yang lainnya pada umumnya. Dari latar belakang diatas, maka penulis berkeinginan untuk menyusun Tugas Akhir dengan judul Implementasi Algoritma Fuzzy Untuk Pembuatan Kipas Angin Hemat Energi Berdasarkan Suhu, Kelembaban dan Gerak. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka dapat dirumuskan, Bagaimana membuat kipas angin hemat energi menggunakan teknologi pintar. 1.3 Batasan Masalah Agar tidak menyimpang dari pokok pokok permasalahan yang ada, maka dalam penyusunan tugas akhir ini permasalahan yang di bahas meliputi : 1. Kami menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3. 2. Kami menggunakan PIR Motion Sensor dan Sensor DHT11. 3. Penggunaan kipas angin hemet energi ini hanya dapat digunakan didalam ruangan yang tidak terlalu besar. 4. Pembuatan kipas angin hemat energi menggunakan metode logika fuzzy. 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.4.1 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian dan pembuatan tugas akhir yang berjudul Implementasi Algoritma Fuzzy Untuk Pembuatan Kipas Angin Hemat Energi Berdasarkan Suhu, Kelembaban, dan Gerak adalah : 1. Untuk merancang dan membuat sebuah kipas angin hemat energi. 2. Dapat membuat inovasi baru menggunakan media kipas angin. 1.4.2 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat dikemudian hari baik penulis maupun pihak lain yang akan mengunakannya. Manfaat dari penelitian sebagai berikut : 1
A. Bagi penulis 1. Penelitian ini sebagai sarana untuk menambah pengetahuan dan wawasan dalam penerapan teori teori yang didapat pada saat kuliah. 2. Dapat melakukan penyusunan tugas akhir pada program D3 Teknik Informatika STMIK Amikom Yogyakarta. B. Bagi Institusi / Kampus 1. Hasil tugas akhir ini adalah wujud penerapan ilmu pengetahuan yang berguna unutk masyarakat. C. Bagi Pembaca 1. Dapat digunakan sebagai refrensi dalam penyusunan tugas akhir selanjutnya. 2. Memberikan informasi yang bermanfaat dan sebagai refrensi untuk membuat sebuah inovasi terbaru yang bermanfaat untuk masyarakat. Karena itu Profesor Lotfi A Zadeh kemudian memperoleh ide untuk menyajikannya dengan menentukan derajat keanggotaan (membership function) dari masing-masing variabelnya. 2.2 Konsep Dasar Kipas Angin Kipas angin adalah sebuah alat yang dipergunakan untuk menghasilkan angin. Fungsi yang umum adalah untuk pendingin udara, penyegar udara, ventilasi (exhaust fan), pengering (umumnya memakai komponen penghasil panas). 2.3 Arduino Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. 1.5 Metode Penelitian Dalam melakukan studi pencarian fakta dan pengumpulan data untuk memecahkan permasalahan yang ada, beberapa metode pendekatan yang digunakan antara lain : A. Pengumpulan data 1. Pengamatan langsung (Observasi) Penelitian yang dilaksanakan dengan mengadakan pengamatan langsung terhadap objek yang diteliti untuk mengetahui gambaran gambaran yang jelas tentang permasalahan yang diteliti. 2. Metode Studi Pustaka Mengacu pada buku buku pendoman, artikel yang dibutuhkan atau literatur yang terkait dalam membantu menyelesaikan sistem yang akan diterapkan serta sebagai kajian teoritis guna untuk mengambil data tentang landasan teori yang digunakan. B. Analisis Mengidentifikasi dan mengevaluasi permasalahan, kesempatan, hambatan dan kebutuhan yang diharapkan sehingga dapat diusulkan perbaikan perbaikan. 2. Pembahasan 2.1 Konsep Dasar Fuzzy Profesor Lotfi A. Zadeh adalah guru besar pada University of California yang merupakan pencetus sekaligus yang memasarkan ide tentang cara mekanisme pengolahan atau manajemen ketidakpastian yang kemudian dikenal dengan logika fuzzy. Dalam penyajiannya vaiabel-variabel yang akan digunakan harus cukup menggambarkan kefuzzy-an tetapi di lain pihak persamaan - persamaan yang dihasilkan dari variable - variabel itu haruslah cukup sederhana sehingga komputasinya menjadi cukup mudah. Gambar 2.1 Mikrokontroler Arduino UNO R3 Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Sehingga mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Nama jenis pemrogramannya yaitu bootloader yang telah di tanam di IC mikronya sebelum di jual ke pasaran. Bootlader ini yang berfungsi untuk penengah antara compiler Arduino dengan mikrokontroler. Untuk melakukan pemrograman menggunakan software Arduino IDE. 2.4 Sensor Suhu dan Kelembaban (DHT11 Temperature & Humidity Sensor) DHT11 adalah sensor suhu (air temperature sensor) udara dan kelembaban (humidity sensor), sensor memiliki keluaran sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor suhu dan kelembaban yang kompleks. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik stabilitasnya dalam jangka panjang. mikrokontroler terhubung pada kinerja tinggi sebesar 8 bit. Sensor ini termasuk elemen resistif dan perangkat pengukur suhu NTC. Memiliki kualitas yang sangat baik, respon cepat, kemampuan anti-gangguan dan keuntungan biaya tinggi kinerja. 2
Gambar 2.2 DHT11 Temperature & Humidity Sensor Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital. Setiap sensor DHT11 memiliki fitur kalibrasi sangat akurat dari kelembaban ruang kalibrasi. Koefisien kalibrasi yang disimpan dalam memori program OTP, sensor internal mendeteksi sinyal dalam proses, kita harus menyebutnya koefisien kalibrasi. Sistem antarmuka tunggal-kabel serial terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan aplikasi yang paling menuntut. Produk ini 4-pin pin baris paket tunggal. Koneksi nyaman, paket khusus dapat diberikan sesuai denga kebutuhan pengguna. 2.5 Sensor gerak PIR (Passive Infra Red) Sensor gerak PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang berfungsi untuk pendeteksi gerakan yang bekerja dengan cara mendeteksi adanya perbedaan/perubahan suhu sekarang dan sebelumnya. Sensor gerak menggunakan modul pir sangat simpel dan mudah diaplikasikan karena Modul PIR hanya membutuhkan tegangan input DC 5V cukup efektif untuk mendeteksi gerakan hingga jarak 5 meter. Ketika tidak mendeteksi gerakan, keluaran modul adalah LOW. Dan ketika mendeteksi adanya gerakan, maka keluaran akan berubah menjadi HIGH. Adapun lebar pulsa HIGH adalah ±0,5 detik. Sensitifitas Modul PIR yang mampu mendeteksi adanya gerakan pada jarak 5 meter memungkinkan kita membuat suatu alat pendeteksi gerak dengan keberhasilan lebih besar. Gambar 2.4 PWM (Pulse Width Modulation) Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 255 perubahan nilai yang mewakili duty cycle 0 100% dari keluaran PWM tersebut. 2.7 Perancangan Sistem Dalam pembuatan kipas angin hemat energi ada beberapa hal yang perluh di pahami terlebih dahulu untuk mempermudah proses pembuatan dan perancangan kipas angin hemat energi, yaitu susunan atau blok diagram dari sistem alat itu sendiri. Gambar 2.3 Gerak PIR (Passive Infra Red) 2.6 PWM (Pulse Width Modulation) PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Gambar 2.5 Blok Diagram Sistem Kipas Angin Hemat Energi 3
2.8 Cara Kerja Kipas Angin Berikut ini adalah flowchart cara kerja kipas angin seperti yang ditunjukan pada gambar 2.6 3. Kesimpulan Gambar 2.7 Kondisi Putaran Kipas Berdasarkan Suhu ruangan Dari gambar 2.7 diatas dapat dilihat bahwa putaran kipas angin disesuaikan dengan kondisi suhu ruangan secara otomatis, hal ini dapat dilihat dari hasil output pada layar LCD diatas menunjukkan bawha, sensor DHT11 mendeteksi nilai suhu sebesar 28 derajat celsius dengan kelembaban sebesar 86%, apabila kita melihat hasil perhitungan menggunakan logika fuzzy pada tabel 4.3 terlihat kemungkinan keanggotaan nilai suhu sebesar 28 derajat celsius adalah Dingin < Sedang, dan keanggotaan kelembaban 86% pada tabel 4.5 diatas adalah Sedang. Apabila kemungkinan nilai suhu Dingin < Sedang bertemu dengan Tingkat kelembaban Sedang maka hasil keluaran kecepatan putaran kipas pada tingkat speed 2 atau kondisi ruangan dalam keadaan sedang, hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.6 Implementasi Parameter Suhu dan Kelembaban Terhadap Hasil Keluaran PWM. Selanjutnya akan dilakukan pengujuan manipulasi suhu dengan hairdraier atau pengering rambut untuk meningkatkan nilai suhu seperti yang ditunjukan pada gambar 2.8. Gambar 2.6 Flowchart Cara Kerja Kipas Angin 2.9 Pengujian Kipas Angin Hemat Energi Setelah menjabarkan penjelasan mengenai implementasi algoritma fuzzy didalam pembuatan kipas angin, berikut ini adalah tahapan pengujuan hardware, apakah kipas angin ini telah sesuai dengan perhitungan dalam setiap kemungkinan kondisi yang ada. Dibawah ini adalah gambar hasil pengujian kipas angin yang telah selesai di buat seperti yang ditunjukan pada gambar 2.7 Gambar 2.8 Keadaan Putaran Kipas Ketika Suhu Dinaikan Dari gambar 2.8 diatas terlihat perubahan yang cukup siknifikan dari manupulasi suhu dengan mesin 4
pengering ramput. Sebelumnya suhu dalam keadaan normal yaitu 28 derajat celsius dengan kelembaban 86%, setelah dimanipulasi suhunya berubah menjadi 32 derajat celsius dengan kelembaban 80%, sehingga putaran kipas dalam tingkatan speed 4, dan kondisi ruangan dalam keadaan panas. Berarti percobaan manipulasi suhu ini berhasil dan sensor DHT11 bekerja dengan baik. Dengan demikian semua perhitungan menggunakan metode logika fuzzy berhasil di implementasikan dalam pembuatan kipas angin hemat energi. Hal tersebut dapat dilihat dari hasil pengujian dengan pengkondisian ruangan dengan segala macam kondisi yang berbeda beda. Dari segala macam kondisi yang berbeda beda ini, hasil pengujian menunjukan bahwa kipas angin ini dapat bekerja dengan baik dan dapat mengatur kecepatan putaran kipas berdasarkan parameter suhu dan kelembaban. 3.1 Kesimpulan Dari hasil proses penelitian dan pembuatan hardware ini dapat disimpulkan bahwa kipas angin yang kami rancang dapat menghemat penggunaan listrik lebih dari kipas angin pada umumnya. karena kecepatan putaran kipas angin hemat energi yang kami rancang dapat otomatis disesuaikan dengan kondisi didalam ruangan. Hal ini terjadi karena kipas angin ini menggunakan perangkat tambahan yaitu sensor pendeteksi suhu dan pendeteksi kelembaban. Dengan perangkat tambahan ini kipas angin akan secara otomatis dapat memonitor kondisi didalam ruangan, apakah kondisi didalam ruangan tersebut dalam keadaan dingin, normal, panas atau bahkan sangat panas. Sehingga dengan demikian penggunaan tenaga listrik untuk mambuat kipas angin ini bekerja tidaklah terlalu besar. Didalam kipas angin hemat energi ini, kami juga mambahkan perangkat tambahan lainnya yaitu sensor pendeteksi gerakan. Dengan sensor pendeteksi gerakan ini kipas angin akan otomatis hidup apabila mendeteksi keberadaan manusia didalam ruangan, dengan demikian apabila tidak ada manusia yang masuk didalam ruangan maka kipas angin ini tidak akan bekerja, sebaliknya, jika ada manusia yang memasuki ruangan maka kipas angin ini akan otomatis hidup. Dengan demikian tidak ada lagi kipas angin yang hidup tanpa ada keberadaan manusia didalam ruangan, karena hal tersebut termasuk dalam pemborosan penggunaan tenaga listrik. Dengan demikian kipas angin hemet energi ini mempunyai 3 kelebihan yaitu : 1. Kipas angin hemat energi ini dapat mendeteksi keberadaan manusia. 2. Kipas angin hemat energi dapat memonitor kondisi suhu didalam ruangan. Kipas angin hemat energi ini lebih hemat penggunaan tenaga listrik dari pada kipas angin pada umumnya. 3.2 Saran Dari hasil penelitian dan pembuatan hardware ini, penulis merasa masih banyak kekurangan yang belum dapat diselesaikan dalam pembuatan kipas angin hemet energi ini. Seperti keinginan penulis untuk membuat kipas angin yang dapat mengikuti pergerakan manusia, dimana kipas angin yang diinginkan penulis dapat fokus mengarahkan putaran kipas kepada manusianya sehingga manusia yang berada dalam ruangan akan merasa dingin tanpa harus mengarahkan kipas angin kepada dirinya secara manual. Hal tersebut belum dapat dilaksanakan karena terdapat beberapa kendala yang mengambat proses pembuatannya. Kendala kendala tersebut seperti pengetahuan yang dimiliki oleh penulis belum lah cukup, refrensi yang ada untuk pembuatan kipas angin tersebut belumlah banyak, dan yang paling utama adalah penulis mengalami kendala dalam hal biaya, karena untuk membuat kipas angin yang diinginkan oleh penulis butuh biaya yang tidak sedikit. Semoga untuk kedepannya penulis dapat mengembangkan kipas angin hemat energi ini sesuai dengan keinginan awal yaitu kipas angin hemat energi yang dapat mengikuti pergerakan manusia. Dan untuk kedepannya semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk refrensi atau pengembangan teknologi pintar dalam pembuatan kipas angin yang berguna untuk masyarakat. Daftar Pustaka [1] Athia Saelan, Logika Fuzzy, Informatika.stie.itb.ac.id/MakalahStrukdis0910-107_2.pdf, diakses tanggal 6 januari 2015. [2] Amir Hamzah, Pengantar Logika Fuzzy, http:// amir.dosen.akprind.ac.id/2011/03/01/pengantarlogika-fuzzy/,diakses tanggal 6 januari 2015. [3] Berita terkini, Sejarah Kipas Angin Listrik, http://ruangkabar.com/sejarah-dunia-kipas-anginlistrik/, diakses tanggal 6 januari 2015. [4] Dede Hendriono, Mengenal Arduino Uno, http://www.hendriono.com/blog/post/mengenalarduino-uno, diakses tanggal 11 januari 2015. [5] Gelery dunia, sejarah kipas angin, http://www.gallerydunia.com/2012/01/sejarah-kipasangin.html, diakses tangal 6 januari 2015. [6] Indorobotika, Arduino, http://www.kelasmikrokontroler.com/elearning/mikrokontroler/pengantar-arduino.html, diakses tanggak 7 januari 2015. [7] I Putu Giovanni, Mengenal Arduino, http://www.geyosoft.com/2012/mengenal -arduino, diakses tanggal 7 januari 2015. 5
[8] Fatma, Sensor suhu, http://elektronikadasar.info/sensor-suhu.htm, diakses tanggal 7 januari 2015. [9] Gugun, Prinsip kerja Kipas angin, http://www.prinsipkerja.com/perangkatelektronik/prinsip-kerja-kipas-angin/, diakses tanggal 7 januari 2015. [10] Priyo Harjiono, Sensor PIR dengan Arduino, http://anotherorion.com/sensor-pir-dengan-arduino/, diakses tanggal 11 januari 2015. [11] I Putu Giovanni, PWM (Pulse Width Modulation), http://www.geyosoft.com/2014/pwm-pulse-widthmodulation, diakses tanggal 13 januari 2015. [12] Zona Elektro, Sensor Suhu, http://ndoware.com/apaitu-arduino-uno.html, diakses tanggal 7 januari 2015. Biodata Penulis Agung Dinori Sandra, memperoleh gelar Ahli Madya Komputer (Amd.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2015. Hadi Saputra, memperoleh gelar Ahli Madya Komputer (Amd.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2015. 6