ALAT PENGATUR SUHU RUANG

ALAT PENGATUR SUHU RUANG

Deny Setyo Pambudi¹, Maharani Novita Dewi², Sonita Ristian Nova³, Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Intisari - Untuk mengatur suhu ruangan secara otomatis dan sesuai apa yang diinginkan, dibutuhkan alat untuk mengatur suhu ruang secara otomatis. Maka dalam penelitian ini dibuatlah aplikasi Arduino Uno dan ARM menggunakan masukan sensor suhu dengan luaran kipas, bolam lampu, dan LCD. LM35 merupakan sensor untuk mengukur suhu ruangan. Dan suhu ruang yang melampaui batas yang ditetapkan akan diturunkan suhunya menggunakan kipas. Sedangkan Arduino Uno dan ARM sebagai kontroler dan pengkondisi sinyal.

Kata Kunci : Arduino Uno, ARM, Sensor Suhu, Kipas, Lampu.

Abstract – To adjust temperature room automatically and fit what they wanted, we need a tool to adjust  temperature room automatically. So in this study made Arduino Uno and ARM applications using a temperature sensor inputs with outputs fan, lamp, and LCD. LM35 is a sensor for measuring the temperature of the room. And a room temperature that exceeds the set limit will be lowered temperature using a fan. While the Arduino Uno and ARM as a controller and signal conditioner.

I.     Pendahuluan

Pada era modern ini, perkembangan teknologi elektronika berkembang dengan pesat. Salah satunya adalah sensor dan pengendali mikrokontroller. Meskipun terdapat beraneka ragam sensor, kebanyakan sensor suhu memiliki rentang terukur yang sempit serta akurasi yang rendah namun memiliki biaya yang tinggi. Serta banyak pengendali mikrokontroller yang tidak berbasis open source sehingga sangat sulit untuk membuatnya. Maka dalam pembuatan proyek ARM ini penulis menggunakan sensor suhu dengan LM35 dimana range suhu yang terukur cukup lebar dan memiliki akurasi yang cukup tinggi. Penulis menggunakan Arduino dan ARM sebagai pengendali mikrokontroller yang bersifat open source, dan LCD sebagai display.

II.     Tinjauan Pustaka

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Arduino dan ARM.

_A.     Sensor Suhu ( LM35)

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi.

Gambar. Sensor LM35

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 :

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
4.  Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
5. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
6. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

B.     Kipas AC 220 Volt

Motor arus bolak-balik (motor AC) ialah suatu mesin yang berfungsi  mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran daripada rotor. Motor listrik arus bolak-balik  dapat dibedakan atas beberapa jenis. Seperti pada motor DC pada motor AC, arus dilewatkan melalui kumparan, menghasilkan torsi pada kumparan. Sejak saat itu bolak, motor akan berjalan lancar hanya pada frekuensi gelombang sinus. Hal ini disebut motor sinkron. Lebih umum adalah motor induksi, di mana arus listrik induksi dalam kumparan berputar daripada yang diberikan kepada mereka secara langsung. Salah satu kelemahan dari jenis motor AC adalah arus tinggi yang harus mengalir melalui kontak berputar. Memicu dan pemanasan pada kontak-kontak dapat menghabiskan energi dan memperpendek masa pakai motor. Dalam motor AC umum medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet didukung oleh tegangan AC sama dengan kumparan motor. Kumparan yang menghasilkan medan magnet yang kadang-kadang disebut sebagai "stator", sedangkan kumparan dan inti padat yang berputar disebut "dinamo". Dalam motor AC medan magnet sinusoidal bervariasi, seperti arus dalam kumparan bervariasi.

C.     LCD

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan)

 

Gambar. LCD

D.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.

Gambar 3. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120

ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 4. DT-ARM NUC120

Spesifikasi       :

1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
5. Mendukung Peripheral DMA mode.
6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I²C.
11. Memiliki 1 channel I²C.
12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
18. Tersedia rangkaian reset manual.
19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

E.     Lampu

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.

Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt.  Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar mulai dibatasi.

III.     PERANCANGAN ALAT

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.      Sensor suhu ruangan (LM35)

2.      LCD

3.      Bolam Lampu

4.      Keypad / Push Button

5.      Kipas

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi Arduino Uno dan ARM menggunakan masukan sensor suhu dengan luaran kipas, bolam, dan LCD dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar. Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi Arduino UNO menggunakan masukan sensor suhu LM35 dan keluaran kipas, bolam lampu, dan LCD.

 

IV.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor Suhu LM35

Pengujian ini bertujuan untuk mengahui kepekaan sensor suhu dalam mengukur suhu yang ada di dalam box serta bertujuan untuk menentukan set point yang akan diatur pada program.

V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.      Sensor Suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur suhu yang ada di dalam suatu ruangan. Sensor ini dapat mengukur suhu ruangan dengan range -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

2.      Penggunaan sensor suhu LM35 sebagai inputan menggunakan analog output dari modul sensor suhu LM35 agar set point bisa diatur

REFERENSI

[1]     http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35/ diakses pada tanggal 14 Januari 2015

[2]     http://sinaga18.blogspot.com/2013/04/motor-ac.html diakses pada tanggal 14 Januari 2015

[3]     https://yefrichan.wordpress.com/category/kipas-angin-seperti-ac/ diakses pada tanggal 14 Januari 2015

[4]     http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_pijar diakses pada tanggal 14 Januari 2015

Nama penulis Deny Setyo Pambudi. Penulis dilahirkan di kabupaten Pati tanggal 09 April 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN  Gempolsari 03, SMPN 01 Winong, dan SMKN Tunas Harapan Pati. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.03. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email: denpambut@gmail.com.

Nama penulis Maharani Novita Dewi. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 7 November 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Pertiwi Ambarawa, SDN  Panjang 03 Ambarawa, SMPN 21 Semarang, dan SMAN 1 Semarang. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.09. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi mhranidewi@yahoo.com.

 Nama penulis Sonita ristian  Nova. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 15 November 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Trisula II Juwana, SDN  Growong Kidul 02 Juwana, SMPN 01 Juwana, dan SMAN 1 Juwana. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.19. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi sonitaristiannova@yahoo.com.id