Elter Proposal Lampu Taman Otomatis [PDF]

Citation preview

PROTOTIPE LAMPU TAMAN OTOMATIS



Proposal ini ditulis untuk tugas mata kuliah Elektronika Terpakai



Dosen



: Dr. H. Asrizal, M.Si



Disusun oleh : Kelompok 2 Anggota



: 1. Putri ( 17034120 ) 2. Reza Novita Sari ( 17034124 ) 3. Vina Lorenza ( 17034085 )



JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2019



DAFTAR ISI DAFTAR ISI ................................................................................................................. 1 DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... 3 BAB 1 ........................................................................................................................... 4 PENDAHULUAN ........................................................................................................ 4 A.



Latar Belakang ............................................................................................... 4



B.



Identifikasi Masalah ....................................................................................... 5



C.



Rumusan Masalah .......................................................................................... 6



D.



Tujuan Proyek ................................................................................................ 6



E.



Manfaat Proyek .............................................................................................. 6



BAB II ........................................................................................................................... 7 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................... 7 A.



Pentingnya Pencahayaan Pada Lampu Taman ............................................... 7



B.



Teknik Pencahayaan Pada Taman .................................................................. 8



C.



Komponen Penyusun Rangkaian Lampu Taman Otomatis ......................... 11 1.



LDR .......................................................................................................... 11



2.



IC LM 358 ................................................................................................ 13



3.



Relay ......................................................................................................... 15



D.



Analisis Rangkaian Lampu Taman Otomatis ............................................... 19 1.



Rangkaian komparator .............................................................................. 20



2.



Rangkaian sakar transistor ........................................................................ 21



3.



Rangkaian Lampu Taman Otomatis ......................................................... 24



BAB III ....................................................................................................................... 26 METODE PENELITIAN ............................................................................................ 26 A.



Metode Penelitian ......................................................................................... 26



B.



Alat Dan Bahan ............................................................................................ 27



C.



Blok Diagram ............................................................................................... 28



D.



Desain PCB .................................................................................................. 28



E.



Desain Penerapan ......................................................................................... 29



DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 32



DAFTAR GAMBAR Gambar 1.Taman Dengan Hiasan Lampu ..................................................................... 7 Gambar 2.Bentuk LDR (Light Dependent Resistor)................................................... 12 Gambar 3. Bentuk IC LM358 ..................................................................................... 13 Gambar 4. Diagram Pin LM358 IC Terdiri Dari 8 Pin ............................................... 14 Gambar 5. Relay Magnetic Kontaktor ........................................................................ 16 Gambar 6. Cara Kerja Saklar Internal Pada Relay ...................................................... 17 Gambar 7.Kontak Internal Pada Kontaktor ................................................................. 18 Gambar 8. Kontak Internal Pada Tripper .................................................................... 19 Gambar 9. Rangkaian Elektronika Lampu Taman Otomatis ...................................... 19 Gambar 10. Rangkaian Komparator ........................................................................... 20 Gambar 11. Rangkaian saklar transistor sederhana .................................................... 23 Gambar 12.Desain PCB .............................................................................................. 28 Gambar 13. Desain Taman .......................................................................................... 29



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya. Fungsi lampu adalah sebagai penerangan pada saat malam hari atau di dalam keadaan gelap, memberi sumber energi, memberi kehidupan sarana hiburan seperti halnya di cafeyang sangat banyak menggunakan lampu, memberi penghasil panas, memberi penghasil gerak dan banyak lainnya. Sebagai sarana penerangan lampu banyak digunakan di rumah, pabrik, jalan, taman,gedung dan lain-lain. Salah satu penerapan yang paling banyak kita jumpai adalah lampu taman. Lampu taman merupakan alat yang digunakan untuk menerangi area taman. Pada saat sekarang ini, masih banyak masyarakat yang menggunakan lampu taman yang dihidupkan secara manual. Keadaan ini tidak efektif karena, untuk menghidupkan dan mematikan lampu harus ada yang melakukannya. Contohnya, dengan penggunaan lampu taman secara manual, akan meningkatkan tingkat pemborosan energi listrik melebihi sebelumnya. Hal ini terjadi karena kelalaian manusia terhadap penggunaan lampu taman yang setiap harinya lupa untuk mematikan saklar hingga saat pagi hari, sehingga lampu akan selalu dalam keadaan hidup (ON). Sebaliknya kemalasan manusia untuk menyalakan saklar lampu taman akan mengakibatkan area taman menjadi gelap, kondisi ini berpengaruh kepada keamanan dan estetika dari taman itu sendiri. Menurut Data ASEAN Centre for Energy (ACE) tahun 2013, tercatat bahwa Indonesia termasuk negara dengan tingkat pemborosan energi listrik paling tinggi. Tercatat 9 kota yang dianggap paling boros dalam penggunaan listrik, seperti Jakarta, Medan, Makasar, Bali, Batam, Semarang, Surabaya, Banjarmasin, dan Palembang. Rata-rata listrik banyak digunakan untuk keperluan industri. Di negara lain, penggunaan energi untuk industri sudah mampu untuk ditanggulangi, hanya 20% aktivitas



industrial menggunakan listrik,



sedangkan sisanya



telah



menggunakan energi alam (energi panas matahari, energi alam seperti gas, dan lain-lain). Dalam mengonsumsi energi listrik, sebenarnya Indonesia hanya mengonsumsi 0.467 toe per kapita (berbeda dengan Jepang yang mengonsumsi hingga 4.14 toe per kapita). Meski demikian, intensitas energi Indonesia mencapai 470 toe perjuta dollar AS PBD, jauh di atas Jepang yang hanya 92.3 toe per juta dollar AS PDB. Akibatnya pemakaian energi Indonesia adalah 1.84, jauh di atas negara-negara Asia seperti Jepang ,Malaysia, maupun Thailand. Berdasarkan data tersebut terlihat bahwa Indonesia sangat boros dalam pemakaian listrik. Salah satu upaya yang dapat kita lakukan adalah menggunakan listrik seperlunya. Kondisi ideal yang kita inginkan adalah pada siang hari, lampu taman mati karena tidak akan diperlukan untuk menerangi taman, karena secara otomatis area taman akan mampu memanfaatkan sinar matahari, sehingga akan menyebabkan tempat tersebut menjadi terang. Namun, waktu malam hari, lampu taman akan berfungsi untuk memberikan cahaya disaat kondisi yang gelap, karena intensitas cahaya sinar matahari sudah tidak dapat dimanfaatkan untuk malam hari, maka dibutuhkan suatu penerangan melalui lampu taman. Solusi alternative dalam memecahkan permasalahan ini adalah dengan memanfaatkan sensor LDR. Sensor LDR berfungsi untuk mebuat lampu taman menyala (ON) pada kondisi gelap dan mati (OFF) pada kondisi terang secara otomatis tanpa harus menggunakan tenaga manusia, sehingga dapat menghindari pemborosan energi listrik yang terjadi selama ini. B. Identifikasi Masalah Dari latar belakang yang telah di tulis,identifikasi masalah yang ditimbulkan adalah: 1. Pemborosan penggunaan energy listrik di kalangan masyarakat 2. Penggunaan lampu taman yang tidak efektif



C. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang sesuai dengan identifikasi masalah adalah: 1. Apa keunggulan dari lampu taman otomatis? 2. Apa saja komponen yang digunakan untuk merangkai lampu taman otomatis? 3. Bagaimana analisis rangkaian lampu taman otomatis? 4. Bagaimana bentuk rancangan prototype dari lampu taman otomatis? D. Tujuan Proyek Tujuan dari proposal prototype lampu taman otomatis ini adalah: 1. Mengetahui keunggulan lampu taman otomatis 2. Mengetahui komponen yang di gunakan untuk merangkai lampu taman otomatis 3. Mengetahui analisis rangkaian lampu taman otomatis 4. Mengetahui bentuk rancangan prototype lampu taman otomatis E. Manfaat Proyek Manfaat dari proposal rancangan proyek ini, adalah Menambah wawasan dan pengetahuan tentang salah satu contoh rangkaian elektronika sederhana dan dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pentingnya Pencahayaan Pada Lampu Taman Lampu taman adalah hal utama dalam penataan penerangan taman outdoor. Lampu taman menambah estetika dari sebuah bangunan. Dengan adanya penerangan dari lampu-lampu taman ini, taman akan terlihat lebih menarik dan elegan, khususnya di malam hari. Namun ternyata tak mudah untuk membuat tampilan taman indah di malam hari. kita harus mempertimbangkan penempatan/ lokasi lampu taman, penataan lampu taman, dan jenis lampu taman, dan teknik agar hasil penerangannya sesuai dengan tema yang diinginkan. Tidak hanya itu, taman yang dilengkapi dengan pencahayaan mampu memberi keamanan dan petunjuk arah untuk pekarangan yang luas.



Gambar 1.Taman Dengan Hiasan Lampu Berikut ini terdapat beberapa hal yang perlu menjadi pertimbangan dasar saat akan melakukan penataan penerangan taman. 1. Menentukan tujuan utama penerangan untuk taman. Seperti untuk alas an keamanan, pendukung aktifitas penghuni rumah, kenyaman, dan pendukung akses menuju ke rumah.



2. Untuk menciptakan kesan kontras, manfaatkan fitur-fitur yang terdapat pad ataman. Misalnya memberikan sorotan terhadap bayangan air, pada pot dekoratif, pada pohon atau tanaman tertentu. 3. Menyembunyikan perlengkapan penerangan taman dibalik semak, tanaman. Tujuannya agar taman tampak indah tanpa ada utilitas yang menganggu. Selaian untk menambah estetika dari sebuah bangunan, lampu taman juga difungsikan sebagai alsan keamanan. Area yang pada malam hari menjadi sangat gelap menimbulkan ketidak nyamanan dalam beraktifitas. Kondisi pencahayaan yang sangat minim membuat aktifitas di lokasi tersebut menjadi tidak dapat berlangsung dengan baik. Orang akan merasa enggan untuk melakukan aktifitas di sana, dan akibatnya kawasan tersebut menjadi sepi. Area yang pada pagi hingga sore hari membuat orang merasa nyaman untuk berkegiatan berubah menjadi sesuatu yang menyeramkan, menakutkan, mencekam, ditambah dengan kesan daerah yang sepi yang membuat beranggapan sebagai tempat yang tidak bersahabat untuk digunakan beraktifitas. Dengan penerangan yang cukup dan perletakan yang baik, maka persepsi positif terhadap sebuah lokasi dapat dibangun / dimunculkan. B. Teknik Pencahayaan Pada Taman Teknik pencahayaan menurut sumber cahayanya terbagi menjadi dua, yaitu: 1. Pencahyaan Alami Pencahayaan alami pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga baik untuk kesehatan. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai.Faktor-faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh pencahayaan alami yang baik di antaranya adalah variasi intensitas cahaya matahari,



distribusi dari terangnya cahaya, efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan, letak geografis,dan fungsi bangunan. 2. Pencahayaan Buatan Pencahayaan BuatanPencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi. Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah sebagai berikut: a. Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat b. Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman c. Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat kerja d. Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan,dan tidak menimbulkan bayang-bayang. e. Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi. f. Seberapa jauh pencahayaan buatan akan digunakan, baik untuk menunjang dan melengkapi pencahayaan alami. g. Tingkat pencahayaan yang diinginkan, baik untuk pencahayaan tempat kerja yang memerlukan tugas visual tertentu atau hanya untuk pencahayaan umumh.Warna yang akan dipergunakan dalam ruangan serta efek warna dari cahaya.



Penerapan pencahayaanbuatan yang sering dipergunakan secara umum dapat dibedakan atas 3 macam yakni: 1. Penerapan Pencahayaan Merata Pada sistem ini iluminasi cahaya tersebar secara merata di seluruh ruangan. Penerapan pencahayaanini cocok untuk ruangan yang tidak dipergunakan untuk melakukan tugas visual khusus. Pada sistem ini sejumlah armatur ditempatkan secara teratur di seluruh langi-langit. 2. Penerapan Pencahayaan Terarah Pada sistem ini seluruh ruangan memperoleh pencahayaan dari salah satu arah tertentu. Sistem ini cocok untuk pameran suatu objek karena akan tampak lebih jelas. Lebih dari itu, pencahayaan terarah yang menyoroti satu objek tersebut berperan sebagai sumber cahaya sekunder untuk ruangan sekitar, yakni melalui mekanisme pemantulan cahaya. Sistem ini dapat juga digabungkan dengan penerapan pencahayaanmerata karena bermanfaat mengurangi efek menjemukan yang mungkin ditimbulkan oleh pencahayaan merata. 3. Penerapan Pencahayaan Setempat Pada sistem ini cahaya dikonsentrasikan pada suatu objek tertentu misalnya tempat kerja yang memerlukan tugas visual. Teknik pencahayaan menurut penempatan cahaya dapat dibedakan menjadi beberpa bagian, yaitu: 1.



Spot Lighting Teknik Spot Lighting yaitu dengan menyorot bagian yang ingin ditonjolkan. Caranya dengan meletakkan lampu yang cahanya terfokus (menyorot) dari atas atau arah depan objek.



2. Up Lighting Up lighting atau menempatkan lampu yang di sorot ke atas. Biasanya fokus yang diterangi dalam teknik ini ialah benda yang bentuknya memanjang. 3. Silhouetting



Untuk memberi kesan dramatis, teknik silhouetting atau menampilkan siluet juga dapat diaplikasikan dengan menempatkan lampu sorot di belakang pohon. 4. Moon Lighting Teknik moon lighting yait menyorot pohon dari atas kebawah, namun menggunakan sorot lampu yang lebih menyebar. Bayangan pohon dan cabangya akan terefleksi pada bidang datar yang memberi kesan romantic. 5. Shadow Lighting Terakhir teknik shadow lighting, digunakan untuk menguatkan kesan berbayang pada pepohonan. Caranya dengan menempatkan lampu dari arah samping objek pohon atau tanaman. C. Komponen Penyusun Rangkaian Lampu Taman Otomatis Analisis komponen rangkaian lampu taman otomatis adalah: 1.



LDR LDR atau light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya.Besarnya nilai hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light-dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor. Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan (dan



pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.



Gambar 2.Bentuk LDR (Light Dependent Resistor)



LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral: a. Laju Recovery Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/ detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux. b. Respon Spectral



LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik . Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. 2. IC LM 358



Gambar 3. Bentuk IC LM358 IC LM358 adalah kekuatan besar, rendah serta gampang dipakai dual channel op-amp IC. Ini dirancang serta diperkenalkan oleh semikonduktor nasional. Terdiri dari dua kompensasi internal, gain tinggi, op-amp independen. IC ini dirancang untuk khusus beroperasi dari catu daya tunggal melewati beberapa tegangan. IC LM358 terdapat dalam paket berkapasitas chip serta software op amp ini tergolong rangkaian op-



amp konvensional, blok penguatan DC, serta amplifier transduser. LM358 IC adalah penguat operasional standar yang bagus serta amatlah tepat untuk kebutuhan. Bisa menangani pasokan & sumber DC 3-32V sampai 20mA per saluran. Op-amp ini amatlah tepat, apabila ingin mengoperasikan dua op-amp terpisah untuk catu daya tunggal. IC LM 358 ini terdapat dalam paket DIP 8-pin. Berikut adalah penjelasan dari pin Konfigurasi LM358 IC



Gambar 4. Diagram Pin LM358 IC Terdiri Dari 8 Pin



Keterangan: Pin-1 dan pin-8 adalah o / p dari komparator Pin-2 dan pin-6 adalah pembalik i / id Pin-3 dan pin-5 adalah non inverting i / id Pin-4 adalah terminal GND Pin-8 adalah VCC + LM358 IC Pin Configuration LM358 IC Pin Configuration Fitur dari LM358 IC adalah Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan Gain tegangan besar adalah 100 dB Lebar pita lebar adalah 1MHz Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V Penyaluran arus pasokan sangat rendah,



yaitu 500 μA 2mV tegangan rendah i / p offset Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground.



Aplikasi LM 358 berbasis sensor gelap digunakan untuk menguji resistor yang tergantung pada cahaya, diode foto, dan transistor foto serta LDR. Dalam rangkaian sensor gelap jika cahaya jatuh pada resistor yang tergantung cahaya maka IC LM358 akan menyalakan LED. Ketika sebuah transistor foto diode ditempatkan di tepat LDR maka ia akan segera berfungsi. Tergantung berpa tingkat cahaya yang ada. Kita hanya perl menyesuaikan dengan resistor variable untuk meyesuaikan sensitivitas sirkuit.Keuntungan dari LM358 IC adalah: a. Dua penguat operasional dikompensasikan secara internal b. Dua op amp op yang diimbangi secara internal c. Menghilangkan kebutuhan pasokan ganda d. Memungkinkan penginderaan langsung dekat dengan GND & VOUT e. Cocok sekali dengan semua metode logika f. Daya mengalir sesuai untuk pengoperasian baterai 3. Relay Relay adalah sebuah alat yang bekerja secara otomatis mengatur atau memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip) akibat adanya perubahan rangkaian yang lain. Relay pada awalnya berdasarkan dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di energize oleh sebuah arus lemah, dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak.Relay merupakan sebuah saklar magnetik yang menggunakan medan magnet dan sebuah kumparan untuk membuka dan menutup satu atau beberapa kontak saklar pada saat relay dialiri arus. Pada dasarnya relay terdiri dari besi lunak yang selanjutnya berubah menjadi magnet yang menarik atau menolak suatu pegas sehingga kontak pun menutup atau membuka. Relay sering digunakan pada sistem elektronika sebagai sistem antar muka antara



sistem kendali dengan peralatan yang dikendalikan.Sebuah relay yang tipikal dari jenis ini dapat diaktifkan dalam waktu sekirar 10 ms. relay modern ditempatkan didalam sebuah kemasan yang sepenuhnya tertutup rapat, seperti yang diperlihatkan dibawah ini. Kebanyakan diantaranya memiliki kontak-kontak seperti SPDT, namun terdapat juga beberapa versi DPDT. Relay-relay yang berukuran lebih besar dapat menyambungkan arus hingga 10 A pada tenggangan 250 v AC. Tegangan maksimal untuk pensaklaran dari tegangan maksimum DC selalu lebih rendah, seringkali bahkan hanya setengan dari tegangan maksimum untuk AC. Terdapat juga relay-relay miniatur, seperti yang diperlihatkan dibawah ini yang ditancapkan pada papan rangkaian. Gambar dibawah ini memperlihatkan simbol-simbol



yang



digunakan



didalam



diagram-diagram



untuk



memmpersentantasikan kuparan relay dankontak-kontak ganti. Panah yang dicetak berwarna hitam mengidentifikasikan kontak normal tertutup. Sebelum mempelajari lebih dalam mengenai Time Delay Relay (Timer), Thermal Over Load Relay (Tripper Over Load), Relay Contactor (Relay), dan Magnetic Contactor (Kontaktor), Sebaiknya kita mempelajari sistem kerjanya terlebih dahulu. agar mampu memahami suatu fungsi rangkaian kerja otomatis. a. Relay Dan Magnetic Kontaktor



Gambar 5. Relay Magnetic Kontaktor



Prinsipnya kerjanya adalah rangkaian pembuat magnet untuk menggerakkan penutup dan pembuka saklar internal didalamnya. Yang membedakannya dari kedua peralatan tersebut adalah kekuatan saklar internalnya dalam menghubungkan besaran arus listrik yang melaluinya.Pemahaman sederhananya adalah bila kita memberikan arus listrik pada coil relay atau kontaktor, maka saklar internalnya juga akan terhubung. Selain itu juga ada saklar internalnya yang terputus. Hal tersebut sama persis pada kerja tombol push button, hanya berbeda pada kekuatan untuk menekan tombolnya. Saklar internal inilah yang disebut sebagai kontak NO (Normally Open= Bila coil contactor atau relay dalam keadaan tak terhubung arus listrik, kontak internalnya dalam kondisi terbuka atau tak terhubung) dan kontak NC (Normally Close= Sebaliknya



dengan Normally



Open).



Gambar 6. Cara Kerja Saklar Internal Pada Relay Relay dianalogikan sebagai pemutus dan penghubung seperti halnya fungsi pada tombol (Push Button) dan saklar (Switch)., yang hanya bekerja pada arus kecil 1A s/d 5A. Sedangkan Kontaktor dapat di analogikan juga sebagai sebagai Breaker untuk sirkuit pemutus dan



penghubung tenaga listrik pada beban. Karena pada Kontaktor, selain terdapat kontak NO dan NC juga terdapat 3 buah kontak NO utama yang dapat menghubungkan arus listrik sesuai ukuran yang telah ditetapkan pada kontaktor tersebut. Misalnya 10A, 15A, 20A, 30A, 50Amper dan seterusnya.



Gambar 7.Kontak Internal Pada Kontaktor b. Time Delay Relay (Timer) dan Thermal Over Load Relay (Tripper) Sebagaimana yang telah diterangkan diatas, maka pada kedua komponen ini Timer dan Tripper juga mempunyai kontak NO dan NC. Dan yang membedakannya hanya pada kondisi pengaktifannya saja.Kontak NO dan NC pada Timer (Time Delay Relay) akan bekerja ketika timer diberi ketetapan waktunya, ketetapan waktu ini dapat kita tentukan pada potensiometer yang terdapat pada timer itu sendiri. Misalnya ketika kita telah menetapkan 10 detik, maka kontak NO dan NC akan bekerja 10 detik setelah kita menghubungkan timer dengan sumber aruslistrik.



Gambar 8. Kontak Internal Pada Tripper Sedikit berbeda dengan kontak NO dan NC yang terdapat di Timer, padaTripper (Thermal Over Load Relay) kontak NO dan NC nya bekerja karena mendapat daya tekan dari bimetal trip yang terdapat di dalamnya. Bimetal Trip ini akan melengkung apabila resistance wire dilewati arus lebih besar dari nominalnya dan menekan lengan kontak, sehingga kontak NC berubah menjadi kontak NO. D. Analisis Rangkaian Lampu Taman Otomatis



Gambar 9. Rangkaian Elektronika Lampu Taman Otomatis



1.



Rangkaian komparator Komparator adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan. Komparator adalah mirip dengan suatu penguat operasional karena mempunyai dua tegangan masukan (nonpembalik dan pembalik) dan suatu tegangan keluaran. Komparator berbeda dari suatu penguat operasional linear karena mempunyai suatu keluaran dua tingkat, tegangan rendah atau tegangan tinggi. Karenanya, komparator sering digunakan sebagai interface dengan analog-analog digital. Prinsip sebuah rangkaian komparator merupakan sebuah contoh dari rangkaian penguat operasional



yang



membandingkan



2



tegangan



masukkan



serta



menghasilkan sebuah keluaran dari salah satu keadaan, yaitu lebih besar atau lebih kecil terhadap hubungandari masukkan-masukkan tersebut. Cara paling sederhana untuk membuat suatu komparator adalah menghubungkan suatu penguat operasional tanpa resistor-resistor umpan balik. Karena perolehan tegangan kalng terbuka yang tinggi, suatu tegangan masukan positif menghasilkan saturasi positif, dan suatu tegangan masukan negatif menghasilkan saturasi negatif. Pada gambar 10 disebut suatu detektor beban nol karena tegangan keluar secara ideal menswitch dari rendah ke tinggi atau sebaliknya kapanpun tegangan masukan melewati nol.



Gambar 10. Rangkaian Komparator



Komparator biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian.Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan



pada



masukan



+



V = [ R1/(R1+R2) ]



op-amp



adalah



sebesar



:



(2.1)



Vsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran. Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu kompara tor mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput). 2. Rangkaian sakar transistor Transistor Sebagai saklar adalah salah satu fungsi dari transistor itu sendiri. Sifat saturasi dan cut off pada transistor membuat nya memiliki karatersistik sebagai switch electric. Ketika Transistor berada dalam kondisi saturasi maka tegangan dari Collector akan di lewatkan ke Emitor, Namun sebalik nya, jika Transistor berada dalam kondisi cut off maka Tegangan tidak akan di lewatkan dari dari collector ke emitter. Pemicu kondisi transistor berada pada kondisi saturasi maupun cut off di tentukan oleh trigger pada kaki basis Transistor.



Sebagai contoh pada transistor NPN, kondisi saturasi ketika pada basis ada tegangan, dan sebalik nya, jika tidak ada tegangan maka transistor akan berada pada kondisi cut – off. Transistor jenis NPN ini berkebalikan dengan Transistor tipe PNP. Pada PNP akan terjadi Saturasi jika tidak ada tegangan pada basisi, atau dengan kata lain basisi di hubungkan ke GND. Sebalik nya, kondisi cut off jika ada nya tegangan pada basis. Karena sifat Transistor ini juga sebagai penguat maka tegangan pada basis lebih kecil dari pada tegangan di inputkan ke collector. Sebagai contoh penulis pribadi. untuk mengontrol relay 12 volt maka kita hanya perlu tegangan 3.3 volt sampe 5 volt untuk men trigger pada kaki basis nya. Transistor juga bias kita gunakan sebagai saklar untuk LED. LED terkadang perlu kita pasang secara parallel pada kondisi dan desain tertentu. Misalnya kita buat pada rangkaian Running LED



( Running



Text ) yang membutuhkan LED yang banyak. Sehingga jika kita menyalakan LED langsung dari kaki Arduino atau controller lain nya maka LED tidak akan menyala. Untuk itu perlu di buat rangkaian Transistor sebagai Saklar nya atau sebagai penguat Tegangan dan Arus. Rangkaian nya dapat kita lihat di bawah ini. Relay pada dasar nya terdiri dari lilitan dan contactor. Ketika lilitan di aliri listrik maka lilitan akan berubah menjadi magnet. ketika berubah menjadi magnet maka magnet ini akan menarik kontaktor, sehingga kontaktor akan terhubung. Begitu juga sebalik nya. Dari cara kerja transistor di atas sebenar nya Transistor tidak hanya di aplikasi sebagai pengendali LED maupun Relay. Transistor juga pada umum nya dapat di gunakan sebagai pengendali Motor DC, Motor Stepper, dan beban beban DC lain nya. Pemilihan Transistor sangat penting dalam penentu beban Transistor nya. Misalnya motor dengan beban 15A maka kita harus memilih Transistor dengan kekuatan collector



current lebih besar dari 15A, atau mungkin di paralel kan, sehingga Transistor lebih kuat dan Tahan. Untuk lebih jelas nya baca artikel berikut,



Gambar 11. Rangkaian Saklar Transistor Sederhana Pada bagian masukan dari dangkaian saklar transistor dengan suatu sumber tegangan yang dapat di variabelkan.persamaan tegangan pada loop masukan pada loop tertutup adalah: Vi=IB.RB+VBE



(2.2)



Nilai VBE adalah tegangan antara base dan emitor dari transistor. Untuk transistor yang terbuat dari bahan silicon didapatkan tegangan antara base dan emitor sekitar 0,7 Volt. Tegangan ini nilainya dapat berubah dengan temperature. Arus listrik adalah: 𝑽𝒊−𝑽𝑩𝑬



IB =



𝑹𝑩



(2.3)



Tegangan keluaran pada rangkaian saklar transistor diambil antara kolektor dengan ground sehingga V0=VCE.tegangan keluaran rangkaian dapat di tentukan dari persamaan pada loop keluaran sehingga: V0=Vcc-Ic Rc



(2.4)



Pada saat tegangan masukan kecil dari tegangan base dengan emitor,arus tidak mengalir pada base dari transistor,transistor dalam keadaan terputus sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kolektor



dalam keadaan ini tegangan keluaran akan maksimum atau V0=Vcc .daerah ini disebut daerah terputus.(Asrizal.2013:90-91). 3. Rangkaian Lampu Taman Otomatis Sistem lampu taman otomatis ini merupakan saklar elektronik yang menggunakan LDR untuk mengindra cahaya dating. LDR akan mengkonversi cahaya ke dalam bentuk tahanan. Nilai resistansi LDR tergantung pada cahaya. Dimana pada keadaan gelap nilai tahanan LDR akan besar, sedangkan pada keadaan terang nilai tahanannya kecil. Dari gambar 9 dapat kita analisis bahwa tegangan masukan pada terminal tak membalik dari op-amp didapat dari rangkaian pembagi tegangan. Yaitu R1,R11 dan R LDR. Ketika nilai tahanan dan teganagan catu daya pada rangkaian pembagi tegangan besar tegangan pada terminal tak membalik hanya ditentukan oleh nilai tahanan LDR.Besar nilai tegangan pada terminal membalik ditentukan oleh tahanan R1. Tahanan-tahanan pada rangkaian pembagi tegangan yang dihubungkan pada pada terminal membalik dan tak membalik membentuk sistem jembatan. Dimana prinsipnya yaitu pada keadaan jembatan dalam keadaan setimbang, tegangan masukan pada terminal tak membalik akan sama dengan tegangan pada terminal membalik. Pada keadaan inilah kita dapat menentukan level kekuatan cahaya yang nantinya dapat mempengaruhi hidup atau matinya lampu. Op-amp berfungsi sebagai komparator yang membandingkan tegangan masukan pada terminal tak membalik dan tegangan referensi ( terminal tak membalik ). Pada keadaan terang nilai tahanan LDR kecil sehingga tegangan yang masuk pada terminal tak membalik kecil, nilainya lebih rendah dari tegangan referensi. Keluaran dari komparator akan saturasi negative atau rendah. Tegangan keluaran dari saklar transistor tinggi sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kolektor. Sehingga transistor putus dan tidak ada arus yang mengalir pada lampu, maka lampu padam.



Pada keadaan gelap, nilai tahanan LDR besar. Sehingga tengangan masukan pada terminal tak membalik juga besar. Nilai tegangan tak membalik ini melebihi tegangan referensi maka keluaran dari komparator akan saturasi positif atau tinggi. Menyebabkan tegangan keluaran pada kaki emitor rendah, sehingga arus maksimum mengalir pada transistor dan relay



akan



terhubung.



(Asrizal.2013:94-95).



.



Hal



ini



menyebabkan



lampu



hidup.



BAB III METODE PENELITIAN A. Metode Penelitian 1. Studi Literature Studi literatur digunakan untuk mempelajari berbagai sumber referensi (buku dan internet) yang berkaitan dan yang mendukung perancanganmodel sistem ini. 2. Perancangan Blok Diagram Sistem. Perancangan blok diagram sistem bertujuan untuk mempermudah realisasi perancangan pengontrolan lampu taman otomatis. 3. Implementasi Rangkaian Pengontrol Lampu Taman Otomatis. Implementasi rangkaian dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut : a. Menentukan komponen dan rangkaian sistem yang digunakan. b. Melakukan pengujian rangkaian dari setiap blok diagram di project board. c. Menggabungkan setiap rangkaian blok diagram yang telah diuji dan melakukan pengujian ulang. d. Merangkai rangkaian di PCB setelah diuji coba dan dinyatakan berhasil. 4. Pengujian Alat. Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat yang dirancang dan dapat dilakukan dengan cara pengambilan data terhadap parameter referensi yang telah ditentukan. 5. Analisa dan Kesimpulan Analisadilakukan



terhadap



data-data



yang



diperoleh



dari



hasil



pengujiandan kemudian disimpulkan. Langkah terakhir, akan dilakukan penulisan dalam bentuk laporan.



B. Alat Dan Bahan Bahan yang digunakan dalam rancangan prototype lampu taman otomatis ini adalah: 1. Transistor BC548



1 buah



2. LDR



1 buah



3. Resistor



2 buah



4. Papan PCB



1 buah



5. Capasitor



1 buah



6. LED



7 buah



7. Dioda INN4004



1 buah



8. Relay 1 A



1 buah



9. Timah



secukupnya



10. Kardus



secukupnya



11. Triplek



40*40 cm



12. Kertas warna



secukupnya



13. Rumput plastic



secukupnya



14. Stik es



10 buah



15. Lem kertas dan kayu



secukupnya



16. Kabel



7 buah



Alat yang digunakan adalah : 1. Solder 2. Bor 3. Tang 4. Gunting 5. Pisau



C. Blok Diagram



CAHAYA



LDR



RANGKAIAN JEMBATAN



RANGKAIAN KOMPARATOR



LED



RELAY NO/NC



D. Desain PCB



Gambar 12.Desain PCB



RANGKAIAN SAKLAR TRANSISTOR



E. Desain Penerapan Desain penerapan dari prototype lampu taman otomatis ini adalah :



Gambar 13. Desain Taman



F. Instrument Pengumpul Data Table pengukuran nilai resistansi, tegangan masukan dan keluaran, kuat arus dan keadaan lampu. No



Keadaan Cahaya



R LDR (Ω)



Vi (volt)



1



Gelap



1183 KΩ



9V



Vo(Volt) Ic (mA) Keadaan Lampu 0V



Nyala



2



Terang



0.66 KΩ



9V



9V



Mati



G. Teknik Analisis Data 1. Pembahasan Pengambilan data



dari rangkaian lampu taman otomatis ini pada dua



keadaan, yaitu terang dan gelap. Kondisi gelap disini, diumpamakan malam hari sedangkan pada kondisi terang yaitu siang hari. Sensor yang digunakan untuk mengindera cahaya yaitu sebuah LDR. Ketika kondisi terang tahanan pada LDR akan kecil sedangkan pada kondisi gelap tahanan LDR akan besar. Kondisi inilah yang mempengaruhi arus dalam rangkaian. Pengambilan data pertama, yaitu pada kondisi gelap, didapatkan nilai tahanan LDR sebesar 1183 KΩ dan nilai tegangan masukan sebesar 9 Volt. Nilai tahanan LDR yang besar ini menyebabkan tegangan masukan pada terminal non inverting juga besar. Apabila tegangan pada terminal non inverting ini melebihi tegangan referensi, yaitu sebesar 4.5 Volt. Menyebabkan keluaran komparator akan saturasi positif atau high. Akibatnya tegangan keluaran saklar transistor rendah sehingga arus maksimum mengalir pada transistor. Selanjutnya relay NO akan terhubung dan lampu menyala. Pengambilan data kedua, yaitu pada kondisi terang, didaptkan nilai tahanan LDR sebesar 0.66 KΩ dan nilai tegangan masukan adalah 9 Volt. Nilai tahanan LDR yang kecil ini menyebabkan arus mengalir ke LDR kemudian masuk ke terminal inveting. Nilai tegangan masukan lebih besar dari tegangan referensi, dimana nilai tegangan referensi yaitu sebesar 4.5 V. hal ini menyebabkan keluaran dari komparator akan saturasi negative atau rendah sebesar ……. Tegangan keluaran dari saklar transistor akan tinggi dan transistor dalam keadaan terputus, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kolektor dari transistor. Maka relay NO terputus yang menyebabkan lampu padam.



Maka dari table data terlihat bahwa pada kondisi gelap, tahanan LDR sangat besar dan lampu menyala. Sedangkan dalam kondisi terang maka tahanan LDR kecil yang menyebabkan lampu padam. 2. Kesimpulan a. Lampu taman otomatis merupakan salah solusi untuk mengurangi pemborosan listrik karena lupa mematikan lampu dan bisa membantu kita dalam keamanan dan keindahan lingkungan rumah pada malam hari. b.



Lampu taman ini menggunakan sensor LDR yang berbasis IC LM 358 dalam rangkaian elektronikanya.



c.



Pada saat kondisi gelap, tahanan LDR besar maka arus yang mengalir kerangkaian besar yang menyababkan lampu hidup.



d.



Sebaliknya saat kondisi terang tahanan LDR akan kecil maka arus yang megalir pada rangkaian kecil sehingga lampu padam.



DAFTAR PUSTAKA Allen Mottershead. Electronics Devices and Circuits. New Delhi : PrenticeHall of India, 1981. Anastasya. 2014. Rangkaian Komparator. Palembang: Polsri. http://eprints.polsri.ac.id/1168/3/BAB%20II.pdf. Diakses tanggal 19 maret 2019. Asrizal.2013. Elektronika Dasar 2. Padang : Universitas Negeri Padang. Automatic Garden Lighting , diakses tanggal http://trensains.com/ lampu_taman.htm



22



Januari



2010,



Bambang Murdaka dan P. Tri Kuntoro, 2010, Fisika Dasar Listrik-Magnet, Optika,Fisika Modern. Yogyakarta : C.V Andi OffsetKautsar. Darmasetiawan, Christian, Lestari Puspakesuma. (1991). Teknik Pencahayaan dan Tata Letak Lampu Jilid 1 Pengetahuan Dasar. PT. Gramedia Widiasarana Indonesia. Jakarta..Ganslandt Fajar. 2013. Analisa Pengaruh AntenaTerhadap Frekuensi dan Daya Transmitter pada Catu Daya Listrik Nirkabel. Depok : Universitas Indonesia. Helmy. 2010. Analisa dan Rancang Bangun Rangkaian Transmitter pada Transfer Daya Listrik Tanpa Kabel. Depok : Universitas IndonesiaKawolu. Hesti, Emilia. 2013. Bahan Ajar Praktek Rancangan Rangkaian Elektronika. Palembang : Politeknik Negeri SriwijayaJ. Karlen, Mark, James Benya.(2007). Dasar-Dasar Desain Pencahayaan.Penerbit Erlangga. Jakarta. Panero, Julius, AIA, ASID Lampu



Taman Otomatis, diakses tanggal 22 Januari 2010, http://www.eaction.co.cc/2009/05/lampu-tamanotomatis.html Martin Zelnik. (2003).Dimensi Manusia dan Ruang Interior. Penerbit Erlangga. Jakarta. Millman, J., Halkias, C.C. Integrated Electronics. Tokyo : Mc. Graw Hill Kogakusha, 1979. Nugroho, Sapto. 2013. Rancang Bangun Transfer Daya Listrik Tanpa Kabel. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya. Prasetyono, Dwi Sunar. 2003. Belajar Sistem Cepat Elektronika. Yogyakarta ; PT. Absolut. Resistor foto, diakses tanggal 22 Januari 2010, http://id.wikipedia.org/wiki/ Fotoresistor Rudiger, Harald Hofmann.(1992).Handbook Of Interior Lighting. Erco Edition. Germany.



Rusmadi, Dedy. 2001. Mengenal Komponen Elektronika. Bandung ; PT. Pionir Jaya. Sensor cahaya-LDR (Light Dependet Resistor), diakses tanggal 23 Januari 2010, http://indomicron.co.cc/elektronika/ analog/sensor-cahaya-ldrlightdependent-resistor/comment-page-1/ Theraja, B.L. Basic Electronics. New Delhi : S. Chand & Company, Ltd, 1982. Wasis p. 1981. Keterampilan Elektronika. Surabaya ; PT. Usaha Nasional. Widyantoro,Bayu., Nugroho,Adi., Widjaja, Robert R(2015). Pengaruh Pencahayaanpada Bangunan di Malam Hari terhadapPembentukan Persepsi Pengguna Jalan di Kawasan Retail Kota Semarang. Semarang. ProsidingTemu Ilmiah IPLBI 2015. Zam, Efvy Zamidra. 2002. Mudah Menguasai ElektronikaI. Surabaya ; PT. Indah Surabaya.