BAB IV HASIL, PENGUJIAN DAN ANALISIS Tindak lanjut dari perancangan pada bab sebelumnya adalah pengujian sistem. Pengujian diperlukan untuk melihat dan menilai kualitas dari sistem. Hal ini diperlukan sebelum sistem di publikasikan ke pengguna. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem timer ruang kelas ini dapat berjalan dengan baik tidak mengalami kesalahan program atau tidak. 4.1. Hasil Alat Pada dasarnya alat ini dikhususkan untuk ruang kelas saja, dimana dapat digunakan sebagai alat bantu dalam kegiatan kelas sehingga dapat menghemat penggunaan daya listrik lampu dan AC. 4.1.1. Perangkat Timer Ruang Kelas Otomatisasi penghemat lampu dan AC terdiri dari beberapa komponen elektronika seperti: Arduino, modul relay, sensor PIR, tombol, dan power supply. Komponen tersebut dirancang sedemikian ruap sehingga dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Berikut adalah hasil dari rancangan otomatisasi penghemat lampu dan AC di ruang kelas ditunjukkan pada gambar 4.1. 28
Gambar 4.1. Rancangan otomatisasi penghemat lampu dan AC di ruang kelas. Pada gambar 4.1 rangkaian terdiri dari beberapa bagian, berikut penjelasan komponen pada rangkaian tersebut : 1. Sistem kendali Pada sistem kendali terdapat mikrokontroler Arduino, display 7- segment, dan komponen pendukung lainnya. Arduino sebagai kendali utama dari semua sistem rancangan ini. Untuk menghubungkan ke semua komponen menggunakan kabel sebagai penghantar tegangan. 2. Modul relay Modul relay berfungsi sebagai pengganti sakelar konvensional menjadi otomatis dengan adanya Arduino. Modul relay sebagai sakelar utama lampu dan pendingin ruangan, yang mana arus tersebut menggunakan arus AC dan kontrol sistem memakai arus DC. Modul relay sebagai sakelar arus AC otomatis dari sumber arus DC. 29
3. Sensor PIR Sensor PIR berfungsi untuk mendeteksi gerakan, dalam kasus ini difungsikan sebagai pendeteksi keberadaan orang dalam ruang kelas. Sensor PIR akan memberi sinyal ke dalam sistem Arduino ketika mendeteksi gerakan. 4. Tombol Tombol sangat diperlukan dalam kasus ini, tombol satu-satunya kontrol utama pada sistem ini. Tombol berfungsi untuk mengatur berapa banyak waktu yang diperlukan dalam mata kuliah. Timer dapat di sesuaikan dengan memakai tombol. 5. Power supply 12 volt Power supply menggunakan tegangan sebesar 12 volt untuk menyuplai Arduino dan komponen lainnya. Arduino memerlukan tegangan 6-15 volt untuk dapat beroperasi, sementara komponen lain 5 volt yang nantinya akan diturunkan tegangannya menggunakan IC regulator 7805 yang ada dalam rangkaian sistem. 4.1.2. Penggunaan alat Alat penghemat daya lampu dan AC ini sangat mudah di operasikan, karena hanya memakai 3 tombol. Berikut pemakaian alat penghemat daya lampu dan AC otomatis: 30
1. Sakelar lampu dan AC di pindah ke modul relay, karena sakelar sudah diambil alih oleh sistem. 2. Catu daya power supply dihubungkan ke power AC. Ketika terhubung maka alat ini akan langsung beroperasi dan displa 7- segment akan menampilkan timer setelan awal dan akan berjalan mundur. 3. Tombol dipakai untuk mengubah nilai timer. Terdapat 3 tombol, yaitu satu warna merah dan dua warna kuning. Warna merah dipakai untuk menambah timer selama 60 menit, sedangkan dua warna kuning untuk menambah dan mengurangi timer selama 10 menit. 4. Pada saat timer habis atau mencapai angka 0 nol, maka kedua modul relay akan dimatikan dan mematikan lampu dan AC secara otomatis. Dalam kondisi ini untuk menghidupkan lagi dengan menekan tombol tambah timer baik yang tambah 60 menit atau 10 menit. Jika sudah ditambahkan lampu dan AC akan menyala. 4.2. Pengujian dan Analisis 4.2.1. Pengujian Ketepatan Timer Pengujian ketepatan timer ini bertujuan untuk membandingkan dengan timer asli, apakah timer pada arduino akurat atau tidak. Penulis memakai StopWatch sebagai perbandingan, pengujian hanya menguji ketepatan timer dan tidak melibatkan sensor PIR. Pengujian dilakukan secara manual pada saat menekan tombol StopWatch dan tombol alat, StopWatch dan alat akan mulai ditekan secara 31
bersama dan mulai menghitung. StopWatch akan segera diberhentikan sesuai pada saat pergantian waktu sesuai dengan waktu yang telah ditentukan secara manual. Berikut gambaran display 7-segment menampilkan angka ditunjukkan pada gambar 4.2. Gambar 4.2. Display 7-segment menampilkan angka. Berikut hasil pengujian ketepatan timer ditunjukkan pada tabel 4.2. Tabel 4.1. Pengujian ketepatan timer. Waktu Alat Waktu StopWatch Selisih 1 menit 1 menit 0,25 detik 0,25 detik 5 menit 5 menit 0,34 detik 0,34 detik 10 menit 10 menit 0,28 detik 0,28 detik 30 menit 30 menit 0,72 detik 0,72 detik 60 menit 60 menit 0,57 detik 0,57 detik Perbedaan bisa terjadi karena pengaruh kecepatan dalam menekan tombol berhenti pada StopWatch. Timer dari Arduino sudah cukup akurat jika dibandingkan dengan timer pada umumnya. Arduino memakai kristal sebesar 16Mhz sebagai acuan timer, hal ini menjadi kelebihan memakai dari Arduino yaitu detaknya relatif stabil. Catu daya juga sangat mempengaruhi ketepatan timer dengan waktu sesungguhnya. Spesifikasi Arduino Mikro memakai input minimal sebesar 6 volt, 32
jika kurang dari 6 volt Arduino terkadang bisa beroperasi tetapi timer yang dihasilkan tidak sempurna. 4.2.2. Pengujian Respons Sensor PIR Mendeteksi Gerakan Timer ruang kelas memiliki dua buah sensor yang diletakkan di dinding dengan jarak yang sudah di sesuaikan. Pengujian dilakukan satu per satu masingmasing alat. Pengujian dilakukan oleh orang dengan keadaan diam dan berdiri tegak sampai sensor PIR tidak mendeteksi adanya gerakan, kemudian orang akan menggerak-gerakkan kedua tangannya ke atas sampai sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan manusia. Arduino di program untuk menghidupkan Led pada saat sensor PIR mendeteksi pergerakan. Pergerakan tangan dilakukan secepat mungkin dan memakai StopWatch sebagai penghitung kecepatan dengan jarak yang beragam. Berikut gambaran pengujian respons sensor PIR mendeteksi gerakan ditunjukkan pada gambar 4.3. Gambar 4.3. Pengujian sensor PIR mendeteksi gerakan. 33
Berikut hasil pengujian respons sensor PIR mendeteksi gerakan ditunjukkan pada tabel 4.2 dan tabel 4.3. Tabel 4.2. Pengujian respons sensor PIR mendeteksi gerakan (sensor 1). Jarak sensor dengan manusia Waktu 1 meter 0,28 detik 2 meter 0,32 detik 3 meter 0,56 detik 4 meter 0,67 detik 5 meter 0,98 detik Tabel 4.3. Pengujian respons sensor PIR mendeteksi gerakan (sensor 2). Jarak sensor dengan manusia Waktu 1 meter 0,33 detik 2 meter 0,49 detik 3 meter 0,63 detik 4 meter 0,87 detik 5 meter 1,15 detik Sensor PIR menerima sinar inframerah pasif dari benda yang maupun tubuh manusia, jarak sangat menentukan seberapa besar sinar inframerah pasif yang dapat diterima oleh sensor PIR. Semakin banyak sinar inframerah pasif yang masuk semakin cepat respons dari sensor PIR tersebut. Perubahan gerakan dengan jarak yang dekat menandakan bahwa pancaran sinar inframerah pasif lebih banyak daripada perubahan gerakan dengan jarak yang jauh. Maka dari itu semakin dekat pergerakan benda dengan sensor PIR semakin cepat sensor PIR merespons gerakan. 34
Terlihat pada tabel 4.2 dan 4.3 terdapat perbedaan waktu lebih cepat pada jarak dekat sedangkan waktu lebih lama pada jarak jauh. 4.2.3. Pengujian Jarak Jangkauan Sensor PIR Menurut datasheet sensor PIR yang dipakai oleh penulis jarak yang dapat di jangkau adalah 6 meter. Pengujian dilakukan oleh orang dengan keadaan diam dan berdiri tegak sampai sensor PIR tidak mendeteksi adanya gerakan, kemudian orang akan menggerak-gerakkan kedua tangannya ke atas sampai sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan manusia. Arduino di program untuk menghidupkan Led pada saat sensor PIR mendeteksi pergerakan. Penulis akan mengetesnya dengan beragam jarak sampai sensor PIR tidak dapat mendeteksi pergerakan manusia. Jika selama 10 detik manusia bergerak-gerak dan tidak ada respons dari sensor PIR maka dianggap jarak tidak terjangkau. Berikut gambaran pengujian jarak jangkauan sensor PIR ditunjukkan pada gambar 4.4. Gambar 4.4. Pengujian jarak jangkauan sensor PIR. Berikut hasil pengujian jarak jangkauan sensor PIR ditunjukkan pada tabel 4.4 dan tabel 4.5. 35
Tabel 4.4. Pengujian jarak sensor PIR (sensor 1). Jarak sensor dengan manusia Status 5 meter Terdeteksi 6 meter Terdeteksi 6,5 meter Terdeteksi 7 meter Terdeteksi 7.5 meter Tidak terdeteksi Tabel 4.5. Pengujian jarak sensor PIR (sensor 2). Jarak sensor dengan manusia Status 5 meter Terdeteksi 6 meter Terdeteksi 6,5 meter Terdeteksi 7 meter Tidak terdeteksi 7.5 meter Tidak terdeteksi Akurasi sensor PIR sudah lebih dari yang ditargetkan, mengingat spesifikasi teknis dari sensor PIR yang dipakai penulis jarak jangkauan sampai dengan 6 meter. 4.2.4. Pengujian Respons Sensor PIR Tidak Mendeteksi Gerakan Pada sensor PIR terdapat potensio untuk mengatur waktu jika tidak lagi mendeteksi pergerakan lagi, hal ini memungkinkan untuk tidak terlalu cepat memberi sinyal ke Arduino jika ada perubahan pergerakan yang terdeteksi. Pengujian dilakukan oleh orang dengan keadaan diam dan berdiri tegak, kemudian orang akan menggerak-gerakkan kedua tangannya ke atas sampai sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan manusia. Saat sensor PIR mendeteksi pergerakan, 36
kemudian orang akan diam dan penguji mulai menekan tombol StopWatch untuk menghitung waktu sampai sensor PIR tidak mendeteksi adanya gerakan lagi. Arduino di program untuk menghidupkan Led pada saat sensor PIR mendeteksi pergerakan. Pengujian dilakukan dengan berbagai jarak. Berikut gambaran pengujian sensor PIR tidak mendeteksi pergerakan ditunjukkan pada gambar 4.5. Gambar 4.5. Pengujian sensor PIR tidak mendeteksi gerakan. Berikut hasil pengujian sensor PIR tidak mendeteksi gerakan ditunjukkan pada tabel 4.6 dan 4.7. 37
Tabel 4.6. Pengujian respons sensor PIR tidak mendeteksi gerakan (sensor 1). Jarak sensor dengan manusia Waktu 1 meter 3,43 detik 2 meter 3,82 detik 3 meter 3,47 detik 4 meter 3,42 detik 5 meter 2,86 detik Tabel 4.7. Pengujian respons sensor PIR tidak mendeteksi gerakan (sensor 2). Jarak sensor dengan manusia Waktu 1 meter 2,95 detik 2 meter 3,73 detik 3 meter 3,39 detik 4 meter 2,56 detik 5 meter 2,37 detik Pengujian respons sensor PIR tidak mendeteksi gerakan sangat berpengaruh pada potensio yang ada di sensor PIR tersebut. Dengan pengaturan yang sudah di sesuaikan mendapatkan hasil yang berbeda dari kedua sensor PIR, dan hasil waktu tidak bisa di tebak. Pada jarak yang dekat waktu cukup cepat jika dibandingkan dengan jarak yang agak jauh. Hal ini menandakan bahwa jika jarak terlalu dekat perubahan sinar inframerah pasif sangat banyak, kemudian pada saat manusia berhenti bergerak perubahan sangat signifikan. Maka dari itu sensor PIR langsung 38
bereaksi tidak mendeteksi gerakan. Untuk jarak yang jauh sensor PIR mendeteksi adanya sedikit gerakan, maka perbedaan sinar inframerah pasif juga hanya sedikit. Hal ini mengakibatkan sensor PIR cepat bereaksi pada saat tidak mendeteksi gerakan. Berdasarkan tabel 4.6 dan 4.7, terlihat semakin jauh jarak antara sensor dengan manusia respons tidak terdeteksi semakin cepat. 4.2.5. Pengujian Alat Pada pengujian alat, penulis mengujinya di rumah penulis dengan bantuan 2 teman. Alat hanya dilengkapi dengan lampu AC saja pada kedua relay. Lokasi pengujian di dalam ruangan sebesar 4x6 meter yang terdapat benda-benda seperti meja dan kursi di dalamnya. Berikut adalah gambaran ruangan pengujian alat ditunjukkan pada gambar 4.6. Gambar 4.6. Gambaran ruangan pengujian alat. Proses pengujian dilakukan saat teman penulis berada di luar ruangan kemudian masuk ke dalam ruangan pengujian lalu menekan tombol pada alat untuk mengatur timer-nya bersamaan penulis mulai menghitung dengan memakai 39
StopWatch pada saat yang bersamaan. Setelah salah satu teman penulis menekan tombol kemudian mereka duduk di kursi selama 5 menit dan melakukan kegiatan seperti membaca dan menulis. Setelah 5 menit mereka meninggalkan ruangan tanpa menekan tombol apapun pada alat. Penulis mencatat waktu dari awal kegiatan sampai alat mati secara otomatis karena alat tidak mendeteksi adanya pergerakan dalam ruangan tersebut. Berikut kegiatan pengujian alat ditunjukkan pada tabel 4.8. Tabel 4.8. Kegiatan pengujian alat. Waktu Kegiatan -- 2 orang memasuki ruangan Menit ke 0 Menit ke 0 Menit ke 1-4 Menit ke 5 Menit ke 6 Salah satu orang menekan tombol Alat hidup Mereka membaca dan menulis dalam ruangan Mereka meninggalkan ruangan Alat mati Pada menit ke 0 salah satu orang menekan tombol dan mengesetnya ke timer 60 menit, pada saat itu alat hidup dan mulai menghitung mundur. Setelah alat hidup kedua orang duduk sambil melakukan kegiatan membaca dan menulis, sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan dalam ruangan maka sistem akan tetap hidup. Pada menit ke 5 kedua orang meninggalkan ruangan, dan pada saat ini sensor PIR tidak mendeteksi ruangan. Sistem mulai menghitung dan jika dalam satu menit tidak ada pergerakan lagi sistem akan mematikan relay. Setelah pengujian alat dan didapatkan hasil analisanya maka sudah dapat di tebak hasilnya jika penulis menganalisa kegiatan perkuliahan di salah satu kelas di 40
kampus Mercu Buana fakultas teknik. Berikut analisa kegiatan perkuliahan kelas untuk penerapan alat diambil dalam satu hari ditunjukkan pada tabel 4.9. Tabel 4.9. Analisa kegiatan perkuliahan kelas untuk penerapan alat. Pukul Status Alat Keterangan 07.34 09.43 Aktif Perkuliahan berlangsung 09.43 09.50 Nonaktif Perkuliahan selesai cepat 09.50 09.58 Aktif Petugas membersihkan ruangan 09.58 10.16 Nonaktif Jeda waktu perkuliahan 10.16 12.25 Aktif Perkuliahan berlangsung 12.25 12.40 Nonaktif Perkuliahan selesai cepat 12.40 12.50 Aktif Petugas membersihkan ruangan 12.50 13.15 Nonaktif Istirahat 13.15 16.05 Nonaktif Tidak ada perkuliahan 16.05 17.45 Aktif Perkuliahan berlangsung 17.45 18.05 Nonaktif Perkuliahan telah selesai 18.05 18.15 Aktif Petugas membersihkan ruangan 18.15 Selesai Nonaktif Perkuliahan sudah tidak ada Pada analisa pengujian ini dimulai pada pagi hari pukul 07.34 perkuliahan dimulai, sampai selesai pukul 09.34. Perkuliahan selesai lebih cepat dari waktu yang telah ditentukan, dalam kasus ini sensor PIR tentunya tidak membaca adanya pergerakan dalam ruangan selama satu menit. Jika dalam satu menit tidak ada pergerakan dalam ruang kelas maka sistem akan mematikan relay lampu dan AC. Pada pukul 09.50 petugas kebersihan memasuki ruang kelas dan menyalakan timer 10 menit. Petugas kebersihan telah selesai sebelum waktu timer yang telah ditentukan, maka sensor PIR tentunya tidak akan mendeteksi adanya pergerakan 41
dalam ruangan lagi dan mematikan lampu dan AC. Hal ini juga terjadi pada jam-jam lain. Jika direalisasikan selama 24 jam, maka sistem akan selalu hidup. Penulis telah mengujinya dengan memakai tang amper untuk konsumsi daya pada alat adalah kurang dari 2 watt pada saat relay hidup maupun mati. Waktu dapat di hemat pada kolom yang berwarna kuning, berikut perhitungan jumlah waktu penghematan dalam satu hari ditunjukkan pada tabel 4.10. Tabel 4.10. Perhitungan jumlah waktu penghematan dalam satu hari. Pukul Waktu 09.43 09.50 8 menit 09.58 10.16 18 menit 12.25 12.40 15 menit 12.50 13.15 25 menit 17.45 18.05 20 menit Jumlah 83 menit (1,3 jam) Dari hasil tabel 4.10 jumlah penghematan waktu selama 83 menit (1,3 jam) dalam satu hari, tentunya hasil akan berbeda pada hari lain. Jika dalam satu bulan maka diambil rata-rata penghematan perhati jadi: 83 menit x (hari perkuliahan berlangsung) 83 x 30 = 2490 menit = 41,5 jam 42
Perhitungan di atas hanya untuk satu kelas saja, jika diterapkan pada semua ruang kelas di kampus Mercu Buana maka hal ini sangat efektif mengingat seringnya petugas kebersihan tidak selalu tepat waktu dalam membersihkan ruang kelas. Petugas juga tidak perlu mematikan lampu dan AC karena adanya sensor PIR yang dapat otomatis mendeteksi pergerakan dalam ruang kelas. Perhitungan biaya pengeluaran listrik yang dihemat dapat dihitung. Dalam ruang kelas terdapat 2 buah AC dengan Universitas Mercu Buana termasuk dalam kategori S-3/TM dalam PLN dengan batas diatas 200 KVA. Golongan S-3/TM membutuhkan biaya Rp. 1.114,74 untuk setiap KWH-nya (Sumber: http://www.pln.co.id). Setiap kelas memiliki 2 buah pendingin ruangan dengan kapasitas 2,5 PK masing-masing memerlukan daya 1300 watt setiap pendingin ruangan, dan terdapat 6 buah lampu neon yang memerlukan daya 36 watt setiap lampunya. Terdapat penambahan daya untuk sistem otomatisasi penghemat lampu dan AC sebesar 5 watt, dan hidup selama jam perkuliahan dari jam 07.30 18.30 sama dengan 11 jam dalam satu hari. Berikut perhitungan dalam satu bulan untuk biaya yang dapat dihemat: 1. Perhitungan AC (pendingin ruangan) ((Jumlah AC x Daya AC) / 1000) x Waktu hidup) x Biaya per KWH = ((2 x 1300) / 1000) x 1,3 ) x 1114,74 = (2,6 x 1,3) x 1114,74 = 33,8 x 1114,74 = 37.678,21 43
2. Perhitungan lampu ((Jumlah lampu x Daya lampu) / 1000) x Waktu hidup) x Biaya per KWH = ((6 x 36) / 1000) x 1,3) x 1114,74 = (0,216 x 1,3) x 1114,74 = 0,2808 x 1114,74 = 313,01 3. Perhitungan sistem otomatisasi penghemat lampu dan AC (Daya sistem / 1000) x Waktu hidup) x Biaya per KWH = (5 / 1000) x 11) x 1114,74 = (0,005 x 11) x 1114,74 = 0,055 x 1114,74 = 61,31 4. Total biaya yang dapat dihemat dalam satu hari Biaya lampu + Biaya AC Biaya sistem = 37.678,21 + 313,01 61,31 = 37.929,91 5. Total biaya yang dapat dihemat dalam satu bulan Biaya dalam satu hari x 30 = 37.929,91 x 30 = 1.137.897,3 44
Berdasarkan perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa daya yang dapat dihemat dalam satu bulan pada satu ruang kelas yang telah di dianalisa oleh penulis adalah Rp 1.137.897,3. 45