RANCANG BANGUN OTOMATISASI INTENSITAS CAHAYA PADA RUANGAN RC 103 LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukansebagaisalahsatusyaratuntuk menyelesaikan Program Diploma 3 PoliteknikNegeri Medan Oleh : DEBBY ANGGRAINI PANE NIM : 1105031010 M. RIZAL ANDIKA NIM : 1105031031 RIZKI FADILLAH LUBIS NIM : 1105031040 SIMSON ALFONSO. N NIM : 1105031042 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk merancang pengontrol intensitas cahaya lampu guna mengurangi pemborosan dalam penggunaan energi listrik.naiknya kebutuhan akan energi listrik dari tahun ke tahun mengakibatkan pasokan energi listrik yang disalurkan oleh PLN tidak mampu lagi mencukupi kebutuhan masyarakat akan energi listrik sehingga untuk mengatasinya sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir yang dilakukan oleh PLN. Untuk itu dibutuhkan baterai sebagai penyedia daya dan pengontrol intensitas cahaya agar lampu dapat menyesuaikan intensitas cahaya yang dibutuhkan ruangan tersebut, sehingga daya yang digunakan pada baterai lebih efektif. Dalam pengontrolan ini digunakan sensor cahaya yaitu LDR sebagai pendeteksi besarnya cahaya matahari yang masuk ke ruangan.alat ini diharapkan menjadi jawaban atas masalah yang dihadapi.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan segenap rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan program diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Adapun laporan tugas akhir yang penulis buat ini berjudul : Rancang Bangun Otomatisasi Intensitas Cahaya pada Ruangan RC 103. Penulisan laporan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan mata kuliah pada Semester VI Diploma 3 jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak mengalami hambatan dan tantangan, namun berkat Dosen Pembimbing dan bantuan dari berbagai pihak yang selalu mendukung secara materil, semangat, serta masukan yang berguna maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh sebab itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada pihak pihak yang telah membantu dalam penulisan Tugas Akhir ini yaitu : 1. M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Junaidi, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 3. Ir. Gunoro, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 4. Ir. Martin Sembiring, M.T, selaku Dosen Pembimbing dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir yang telah memeberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis. 5. Ir. Ashuri Arie Widianto, M.T, selaku Dosen Wali kelas EL-6A yang telah banyak memberikan nasehat dan arahan arahan bagi kami; 6. Nobert Sitorus, S.T, M.T, selaku Kepala Bengkel Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 7. Ir. Juli Iriani, M.T, selaku Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan;
8. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik yang telah membimbing dan mendidik penulis dalam perkuliahan; 9. Bang John Natal Tarigan, selaku Alumni Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir; 10. Teristimewa buat keluarga yang sangat disayangi, kedua orang tua, kakak, adik dan seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan dukungan moral dan rohani; 11. Teman teman seperjuangan di Program Studi Teknik Elektro terutama kelas EL-6A dan kepada EL 6B, EL 6C, EL 6D serta EL 6E; 12. Sahabat- sahabat penulis yang selalu memeberikan motivasi dan dorongan serta dukungan yang namanya tak dapat dituliskan satu persatu. Penulis menyadari akan kekurangan dari laporan dan Proyek Tugas akhir ini yang belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun dan menyempurnakan. Akhir kata penulis mengucakan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laoran ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Medan, Agustus 2014 Hormat kami, Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB 1PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Permasalahan... 1 1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan Tugas Akhir... 2 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Manfaat Penulisan... 3 1.6. Teknik Pengumpulan Data... 3 1.7. Sistematika Penulisan... 4 BAB 2LANDASAN TEORI... 5 2.1. LDR (Light Dependent Resistor)... 5 2.2. KomponenPengendali... 7 2.2.1. Relay 12 V DC... 7 2.2.2. Kapasitor... 8 2.2.3. Dioda... 11 2.2.4. Resistor... 13 2.2.5. Transistor... 15 2.3. Lampu LED... 16 2.3.1. Prinsip kerja Lampu Led menghasilkan cahaya... 17 2.3.2. Kelebihan Lampu LED :... 18 2.3.3. Kelemahan lampu LED :... 18 2.4. Baterai... 18 2.5. Cahaya... 20
2.5.1. Sinar Matahari... 20 2.5.2. Intensitas Cahaya... 21 BAB 3PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN... 22 3.1. Perancangan Blok Diagram... 22 3.2. Prinsip Kerja... 22 3.3. Deskripsi Kerja Otomatisasi intensitas cahaya... 22 3.4. Rangkaian Saklar Kontrol Cahaya... 24 3.5. Perancanaan Instalasi... 24 3.6. Perencanan Pengaman... 25 3.6.1. Untuk Lampu... 25 3.6.2. Untuk Relay... 26 3.6.3. Pemilihan Jenis Kabel... 26 3.7. Perancangan Peletakan Sensor Cahaya... 27 3.7.1. Tempat Peletakan Sensor Cahaya ( LDR )... 27 3.7.2. Arah Pandang Sensor Cahaya (LDR)... 27 3.8. Perancangan Lampu Penerangan... 27 3.9. Diagram Kontrol Rangkaian Pengendali Keseluruhan... 29 3.10. Perencanaan Instalasi Listrik... 32 3.11. Perencanaan Panel Kontrol... 33 3.11.1. Perakitan Peletakan Komponen di dalam Panel... 33 3.11.2. Perakitan Pintu Panel... 34 3.12. Spesifikasi Teknis Bahan... 35 3.13. Pemilihan Alat dan Bahan... 36 3.13.1. Peralatan Yang Digunakan... 36 3.13.2. Bahan dan Komponen Yang Digunakan... 37 BAB 4PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA... 39 4.1. Pengujian Yang Akan Dilakukan Pada Setiap Kondisi Adalah... 39 4.2. Hasil Pengujian Pada Setiap Kondisi... 39 4.3. Data Hasil Percobaan Pada setiap Kondisi Level 1 4... 40
BAB 5PENUTUP... 47 5.1. Simpulan... 47 5.2. Saran... 47 DAFTAR PUSTAKA... 48 LAMPIRAN... 49
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Dielektrikum Kapasitor... 8 Tabel 2.2Kode-kode warna pada resistor... 14 Tabel 3.1 Daftar Alat yang Digunakan... 37 Tabel 3.2 Daftar Bahan yang Digunakan... 38 Tabel 4.1 Data hasil percobaan pada kondisi 1... 41 Tabel 4.2 Data hasil percobaan pada kondisi level 2... 41 Tabel 4.3Data hasil percobaan pada kondisi level 3... 42 Tabel 4.4Data hasil percobaan pada kondisi level 4... 42
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 LDR... 5 Gambar 2.2 Grafik hubungan antara resistansi dan iluminasi... 6 Gambar 2.3 Relay... 7 Gambar 2.4 Kapasitor... 9 Gambar 2.5 Dioda... 11 Gambar 2.6 (a). Arus bisa mengalir, (b) arus tidak bisa mengalir... 12 Gambar 2.7 Resistor... 13 Gambar 2.8 Transistor... 15 Gambar 2.9 Lampu LED... 17 Gambar 2.10 Konstruksi Baterai... 19 Gambar 2.11 (a) Arah Cahaya Masuk, (b) Rotasi bumi yang bergerak dari arah barat menuju ke timur... 20 Gambar 3.1 Diagram Blok Konfigurasi Sistem... 22 Gambar 3.2 Diagram alir cara kerja otomatisasi intensitas cahaya... 23 Gambar 3.3 Rangkaian Saklar Pengontrol... 24 Gambar 3.4 Rangkaian Diagram Kontrol... 29 Gambar 3.5 Lanjutan Rangkaian Diagram Kontrol... 30 Gambar 3.6 Lanjutan Rangkaian Diagram Kontrol... 31 Gambar 3.7 Diagram Lokasi Perancangan Pemasangan Lampu LED... 32 Gambar 3.8. Layout Isi Komponen Dalam Panel... 34 Gambar 3.9. Layout Pintu Panel... 35 Gambar 4.1. Denah Titik Pengukuran... 40
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Sheet LDR... 49 Lampiran 2. Data Sheet Transistor... 53 Lampiran 3. Data Sheet BCR... 59
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Permasalahan Naiknya kebutuhan akan energi listrik dari tahun ke tahun mengakibatkan pasokan energi listrik yang disalurkan oleh PLN tidak mampu lagi mencukupi kebutuhan masyarakat akan energi listrik sehingga untuk mengatasinya sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir yang dilakukan oleh PLN. Untuk itu perlu adanya upaya untuk mengurangi konsumsi energi listrik yang tidak diperlukan.kebutuhan pencahayaan dalam ruang kuliah RC 103 dapat diperoleh melalui system pencahayaan buatan dan system pencahayaan alami (sinar matahari) atau kombinasi keduanya. Untuk itu dibutuhkan pengontrolan intensitas cahaya agar lampu dapat menyesuaikan intensitas cahaya yang dibutuhkan ruangan tersebut, Maka untuk memenuhi kebutuhan otomatisasi ini, diperlukan alat kontrol yang dapat bekerja secara otomatis. Untuk mengatasi masalah ini, maka digunakanlah sensor sebagai alat bantu untuk mendeteksi besarnya sinar matahari yang masuk ke ruangan. Banyak sensor yang dapat mendukung untuk sistem tersebut, salah satunya adalah sensor cahaya yang bernama LDR (Light Dependent Resistor).Selain itu, membutuhkan pengontrol yang terhubung dengan LDR,sistem otomatis ini untuk menyesuaikan intensitas dengan cahaya yang masuk dari luar.dan sensor LDR dapat diterapkan pada aplikasi ini.penerapan pengaturan intensitas lampu secara otomatis ini sangat cocok diterapkan di ruangan mana saja. Karena biasanya terdapat banyak ruangan yang tidak sesuai dengan intensitas cahayanya.untuk penambahannya penulis menggunakan akumulator agar penggunaan daya lebih efisien dalam mengamati maupun dalam penggunaannya.pada umumnya penelitian kontrol penerangan saat ini hanya menggunakan prinsip on off dimana saat ruangan
gelap, lampu dinyalakan dan saat ruangan terang maka lampu dimatikan sehingga penggunaan listrik masih kurang efisien. Melalui penelitian ini penulis mencoba untuk membuat sistem kontrol otomatis terhadap terang redup lampu sebagai respon atas perubahan kuantitas intensitas cahaya yang masuk pada ruangan.sistem kontrol yang dirancang disesuaikan dengan beberapa kondisi ruang (terang, agak terang, remang remang, redup dan gelap). Kondisi ruang tersebut dideteksi intensitas cahayanya oleh sensor cahaya yang akan menggerakkan berapa jumlah relay yang bekerja. Sitem ini sangat cocok digunakan pada rumah tinggal, ruang kelas, dan lampu jalan dan lain-lain.dengan harapan kiranya tugas akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi para penggunanya. 1.2. Perumusan Masalah Perumusan masalah pada pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut 1.2.1. Bagaimana pemanfataan LDR sebagai sensor dalam mengontrol intensitas cahaya. 1.2.2. Bagaimana perancangan otomatisasi intensitas cahaya danpenerangan pada ruang kelas. 1.3. Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1.3.1. Merancang dan membuat Alat otomatisasi intensitas cahaya pada ruangan 1.3.2. Untuk mengetahui cara kerja pengontrolan intensitas cahaya pada lampu 1.3.3. Untuk memenuhi mata ajar perkuliahan di Politeknik Negeri Medan.
1.4. Batasan Masalah 1.4.1. Penggunaan LDR sebagai sensor yang mendeteksi cahaya pada ruangan. 1.4.2. Prinsip kerja rangkaian pengontrol intensitas cahaya lampu 1.5. Manfaat Penulisan Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1.5.1. Membantu rutinitas kegiatan belajar mengajar, dengan alat ini masalah intensitas cahaya pada suatu ruangan/area dapat digunakan sesuai kebutuhan 1.5.2. Mahasiswa dan mahasiswi dapat menambah pengetahuan dan wawasan dalam melaksanakan proyek tugas akhir. 1.6. Teknik Pengumpulan Data Dalam menyusun laporan ini penulis melakukan metode seperti berikut : 1.6.1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan jalan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini 1.6.2. Mencari data komponen yang berkaitan 1.6.3. Mengadakan konsultasi dan arahan / bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber-sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini 1.6.4. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet 1.6.5. Melakukan diskusi dengan teman teman.
1.7. Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan dan permasalahan untuk penulis membuat sistematika pembahsan bagaimana sebenernya prinsip kerja dari alat Rancang Bangun Otomatisasi Intensitas Cahaya pada Ruang Belajar RC 103 maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut : BAB 1. PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan,teknik pengumpulan data serta Sistematika penulisan. BAB 2. LANDASAN TEORI Landasan teori dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang dugunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari teori rangkaian pendukung itu antara lain tentang Cahaya matahari, Intensitas cahaya, LDR, Resistor, Dioda, Kapasitor, Relay 12 Volt DC, Transistor, Battery, Lampu LED BAB 3. PERANCANGAN ALAT Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari system, skematika dari masing masing komponen system. BAB 4. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT Pada babini akan dibahas hasil analisa dari system dan cara kerja alat, penjelasan mengenai pengontrolan intensitas cahaya pada ruangan yang dipengaruhi oleh cahaya masuk dari luar. BAB 5. PENUTUP Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah system ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai system kerja yang sama. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN