RANCANG BANGUN SISTEM PENCAHAYAAN HYBRID MENGGUNAKAN SERAT OPTIK DAN ULTRABRIGHT LED Henri Sukmajaya NRP 2205100148 Dosen pembimbing: Dr. Muhammad Rivai, ST,MT Ir. Harris Pirngadi, MT,ID Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
L A T A R B E L A K A N G Melimpahnya sumber energi matahari yang berpotensi sebagai pencahayaan ruangan. Adanya fluktuasi intensitas cahaya alami (serat optik) karena perubahan lingkungan. Terus berkembangnya teknologi LED untuk aplikasi pencahayaan yang lebih efisien dibandingkan dengan pencahayaan konvensional.
T U J U A N Tujuan dari tugas akhir ini adalah realisasi design dan rancang bangun sistem pencahayaan hybrid yang merupakan kombinasi cahaya matahari yang disalurkan melalui fiber optik dengan cahaya dari ultrabright/luxeon LED, dengan kemampuan mengatasi fluktuasi pencahayaan karena pengaruh lingkungan.
PERMASALAHAN Bagaimana merealisasikan sistem pencahayaan hybrid yaitu sistem yang menggabungkan pencahayaan alami dan buatan, yang mampu mengatasi fluktuasi pencahayaan alami karena pengaruh lingkungan.
BATASAN MASALAH Ruangan yang digunakan untuk uji pencahayaan adalah satu ruangan dengan dimensi 50cm x 50cm x50cm. Jenis fiber optik yang digunakan adalah plastik fiber optik jenis side glow. Pengaturan intensitas cahaya dilakukan hanya pada ultrabright LED/Luxeon Menggunakan mikrokontroler jenis AVR untuk proses pengaturan iluminasi cahaya ultrabright LED/Luxeon LED dan untuk membangkitkan sinyal PWM.
METODOLOGI 1. Studi Literatur, tentang Teknik perancangan mekaniksolartracking. Teknik perancangan parabola kolektor-cahaya. Jurnal dan proceeding tentanghybridsolarlighting. Mempelajari mikrokontroler AVR. 2. Perancangan Sistem Pembuatan mekaniksolartracking dan parabola kolektor-cahaya. Pembuatan minimum sistem mikrokontroler.
METODOLOGI Pembuatan hardware untuk men-drive LED. Pembuatan hardware untuksolartracking. Pembuatan software untuk pengaturan intensitas cahaya ruangan.
PERANCANGAN ALAT 1. Perancangan sistem pencahayaanhybrid SensorB = LDR
PERANCANGAN ALAT 2. Perancangan sistem pencahayaan menggunakan fiber optik Perancangan mekanik, terdiri dari perancangan mekanik solar tracker dan perancangan parabola kolektor-cahaya. Side glow/large core fiber optik
PERANCANGAN ALAT Perancangan hardware solar tracker, terdiri rangkaian komparator dan rangkaian driver motor DC. Rangkaian komparator Rangkaian driver motor DC
PERANCANGAN ALAT 3. Perancangan sistem pencahayaan buatan Sistem pencahayaan buatan diperoleh dari 3 buah ultrabright/luxeon LED yang disusun membentuksegitiga. Detektor Kontroler PWM Luxeon LED Skematik Luxeon LED Driver LED Desain Luxeon LED
PERANCANGAN ALAT 4. Perancangan sistem pengaturan iluminasi Sensor cahaya yang digunakan adalah LDR. Menggunakan PWM Mikrokontroler untuk pengaturan intensitas cahaya LED. Sistem kontrol iluminasi menggunakan metodekontrolproporsional.
PERANCANGAN ALAT 4. Blok diagram dan flowchart sistem pengaturan iluminasi Start PWM = 0 Cahaya serat optik Baca nilai set point (SP) Set point + Eror - PWM NEW = PWM OLD + Eror Kontroler Driver LED Ultrabright LED Iluminasi Ruangan terkontrol Baca data sensor (PV) Sensor LDR Hitung E = SP-PV Hitung PWM = PWM + E Kirim PWM ke OCR0
14 ILUSTRASI SISTEM PENCAHAYAAN HYBRID
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan menggunakan serat optik 1 Intensitas matahari langsung matahari 2 Fokus parabola Fokus pantulan cermin datar 3 Matahari fokus parabola Fokus pantulan Keluaran fiber optik Efisiensi Keluaran fiber optik 4 64.000 140.000 54.500 24.500 0.445 Data intensitas cahaya (lux)yang diukur pada beberapa titik
PENGUJIAN ALAT Pengujian solar tracker dan serat optik Klik video tracking matahari Gambar cahaya serat optik
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Pengujian karakterisasi ultrabright LED Pengujian sensor LDR
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Pengujian PWM terhadap intensitas cahaya Ultrabright LED
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 37,5 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 26,4 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 18,6 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan Daya maksimal yang dibutuhkan LED adalah 4,9 Watt dengan intensitas cahaya maksimal 200 lux. Sistem pencahayaan hybrid mampu menghasilkan cahaya yang konstan dalam ruangan. Terjadi eror sebesar 1,07 lux atau 4,19%.
PENGUJIAN ALAT Berdasarkan penelitian yang telah ada mengenai sensitifitas mata manusia terhadap cahaya maka, fluktuasi intensitas cahaya oleh eror tersebut tidak mempengaruhi penglihatan manusia.
KESIMPULAN 1. Telah dibuat sistem pencahayaan hybrid yang menggabungkan sistem pencahayaan alami dari serat optik dan sistem pencahayaan buatan dari ultrabright LED 2. Sistem pencahayaan hybrid yang telah dirancang mampu memberikan pencahayaan ruangan yang konstan dengan rata- rata eror steady state sebesar 4,19% atau 1,07 lux. 3. Pemakaian LED sebagai penerangan lebih efisien dibandingkan dengan jenis lampu lain.
25 TERIMA KASIH