PENGATUR INTENSITAS CAHAYA DUA LAMPU AC DENGAN JOYSTICK

Pengatur Intensitas Cahaya Dua Lampu AC

dengan Joystick

Bagus Huda Pranata¹,Ririn², Samuel BETA ³.

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹hpbagus234@gmail.com, ²ririnsunan13@gmail.com, ³sambetak2@gmail.com.

Intisari - Untuk mengatur intensitas cahaya lampu yang diinginkan diperlukan sebuah rangkaian yang dapat mengatur intensitas cahaya lampu tersebut. Maka dalam penelitian ini dibuatlah pemrograman ARM menggunakan masukan joystick dengan luaran bolam lampu, dan LCD 16x2. Joystick digunakan sebagai alat yang dapat menatur intensitas cahaya lampu dengan menggerakkan sumbu X dan Y yang ada pada joystick, sedangkan ARM sebagai kontroler dan pengkondisi sinyal.

Kata Kunci : ARM, Joystick, LCD 16x2, Lampu.

Abstract – To set the desired light intensity required a circuit that can adjust the light intensity. So in this 

 study ARM programming made using a joystick inputs with outputs light bulb and 16x2 LCD. The joystick

 is used as a tool to organize a light intensity by moving the X-axis and Y are there on the 

 joystick, while ARM as a controller and signal conditioner.

Keyword : ARM, LCD 16x2, Lamp.

I.         PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Pada era modern ini, perkembangan teknologi elektronika berkembang dengan pesat. Lampu bohlam yang menjadi sumber penerangan masih banyak digunakan untuk berbagai macam kebutuhan. Salah satunya untuk kebutuhan penerangan rumah. Tak menutup kemungkinan untuk kebutuhan penerangan hewan ternak seperti pada kandang ayam, Lampu bohlam yang cenderung memiliki daya bersar ternyata menghasilkan pula cahaya yang sangat terang. Tetapi hal itu dapat kita atasi dengan cara mengatur intensitas cahayanya yaitu dengan cara mengurangi daya dari bohlam apa bila menggukana saklar dimmer. Pada kali ini proyek ARM yang kita buat akan berkaitan dengan pengaturan intensitas cahaya lampu bohlam. Dengan cara mengatur sudut penyalaan  kita dapat mengatur intensitas cahaya sesuai yang kita inginkan. Pengaturan intensitas cahaya pada proyek ARM ini menggukan Joy Stick.

1.2         Perumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang, maka disusun rumusan masalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana agar joystick dapat difungsikan sesuai dengan pengaturan intensitas cahaya yang diinginkan ?

2.      Bagaimana agar cahaya lampu dapat sesuai dengan masukan pada joystick?

3.      Bagaimana agar dapat mengembangkan Arm dengan masukkan Joystick dan indikator luaran berupa LCD 16x2 dan Lampu Bohlam?

1.3         Ruang Lingkup

Berdasarkan rumusan masalah tersebut, agar pembahasan terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut :

1.      Data masukkan pada joystick yang diterima oleh arm akan digunakan untuk mengontrol output Lampu Bohlam.

2.      LCD akan menampilkan status dari intensitas cahaya pada Lampu Bohlam.

3.      Sumbu X (Rx) pada joystick digunakan untuk mengatur intensitas cahaya pada lampu 1 dan sumbu Y (Ry) pada joystick digunakan untuk mengatur intensitas cahaya pada lampu 2.

4.      SW pada joystick didunakan untuk meng-ON/OFF-kan Lampu, bila SW ditekan 1 kali maka lampu 1 akan ON/OFF, bila SW ditekan 2 kali maka lampu 2 akan ON/OFF dan bila SW ditekan 3 kali maka kedua lampu akan ON/OFF.

1.4         Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arm ini adalah sebagai berikut :

1.      Dapat mengatur intensitas cahaya lampu menggunakan joystick.

2.      Dapat mengembangkan Arm dengan masukkan Joystick dan indikator luaran berupa LCD 16x2 dan Lampu Bohlam.

3.      Menerapkan ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan pada peralatan elektronik.

II.       TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat. Teori-teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi: ARM, Joystick, LCD 16x2, Driver dan Lampu.

2.1         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 1. 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 2. 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.

2.2         Joystick

Joystick 2-Axis ini adalah modul yang dapat digunakan dengan Arduino/ rangkaian elektronika yang memerlukan masukan kendali gerak seperti pada aplikasi permainan, kendali penempatan motor servo, atau kendali masukan dua sumbu analog lainnya.

Joystick sumbu ganda (bi-axial) tipe ini adalah tipe yang sama dengan yang digunakan di gagang kendali  analog pada konsol Sony Playstation 2. Tersambung dalam tombol dari plastik berkualitas tinggi ini adalah dua potensiometer tipe metal rockeryang teruji daya tahan dan responsivitasnya. Selain dapat membaca masukan gerakan pada 2 sumbu horisontal X dan Y secara presisi dan akurat, joystick ini juga dapat berfungsi sebagai tombol tekan pada sumbu-Z.

Gambar 3. Joystick

2.3         LCD 16x2

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

a.        Material LCD (Liquid Cristal Display)

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.

b.        Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :

·            DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

·            CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

·            CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

·            Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

·            Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

·            Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

·            Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

·            Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.

·            Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

·            Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

Gambar 4. LCD 16x2

2.4         Driver

·      Rangkaian terdiri dari beberapa komponen elektronik yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mengatur tegangan atau arus  yang besar dengan input tegangan atau arus yang kecil

·      Driver disini berfungsi mengendalikan bolam dengan tegangan AC bersumber dari mikrokontroller.

Gambar 5. Rangkaian Driver Lampu AC

2.5         Lampu Bohlam

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.

Gambar 6. Lampu

III.             PERANCANGAN ALAT

Bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan alat ‘Pengatur Intensitas Cahaya Dua Lampu AC dengan Joystick”. Pada perancangan alat ini meliputi perancangan perangkat lunak (software), dan perangkat keras (hardware).

3.1         Penentuan Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat ditetapkan terlebih dahulu sebagai acuan dalam perancangan. Spesifikasi alat yang direncanakan yaitu sebagai berikut :

1.    ARM NUC120 dapat dinyalakan dengan tegangan suplay sebesar 5V, baik menggunakan batterai ataupun adaptor.

2.    Joystick digunakan untuk masukkan nilai ke ARM.

3.    LCD 16x2 digunakan untuk menampilkan status kecerahan cahaya pada lampu.

3.2         Perancangan Diagram Blok

Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan rangkaian. Tujuan lain diagram blok ini adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang sesuai dengan perancangan sebelumnya.

Gambar 7. Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

Keterangan diagram blok :

1.    Joystick digunakan sebagai masukkan berupa ADC.

2.    ARM digunakan untuk memproses data masukkan pada Joystick, kemudian akan menampilkan pada keluaran.

3.    LCD berfungsi untuk menampilkan status kecerahan cahaya pada lampu

4.    Lampu Bohlam digunakan sebagai luaran untuk melihat kecerahan cahayanya sesuai dengan masukkan pada Joystick.

3.3         Prinsip Kerja Alat

•     Keadaan awal perangkat mati, kemudian upload program yang telah dibuat ke arm type NUC120RD2BN. Apabila program telah berhasil diupload langkah selanjutnya yaitu mengkoneksikan perangkat ke sumber tegangan AC 220V.

•     Sumbu X pada joystik berfungsi untuk mengatur cahaya pada lampu 1 Ketika joystick di geser ke kanan maka cahaya lampu 1 akan semakin cerah, apabila joystick di geser ke kiri maka cahaya lampu 1 akan semakin redup.

•     Sumbu y pada joystik berfungsi untuk mengatur cahaya pada lampu 2 Ketika joystick di geser ke atas maka cahaya lampu 2 akan semakin cerah, apabila joystick di geser ke bawah maka cahaya lampu 2 akan semakin redup.

•     SW pada joystik berfungsi untuk mematikan lampu dan menghidupkan kembali. Bila SW ditekan 1 kali maka Lampu 1 akan ON/OFF, bila SW ditekan 2 kali maka Lampu 2 akan ON dan bila SW ditekan 3 kali maka kedua lampu akan ON apabila ditekan 4 kali maka kedua lampu akan mati.

•     LCD digunakan sebagai tampilan apabila kita mengatur intensitas cahaya pada lampu dengan menunjukan indikator kotak yang semakin bertambah.

3.4         Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras ini ARM mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, Joystick mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, sedangkan Lampu Bohlam mendapatkan supply tegangan 220 Volt AC. Karena Lampu Bohlam dikontrol oleh tegangan DC, maka kami menggunakan Rangkaian Optotriac dengan menggunakan MOC 3020 dan Triac sebagai komponen utama driver untuk mengontrol Lampu Bohlam.

Gambar 8. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan

3.5         Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak ini berfungsi untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik. Perangkat lunak yang dirancang dengan menggunakan program ARM. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar sebagai berikut :

Gambar 9. Flowchart Program

IV.              PENGUJIAN ALAT

Pengujian alat ini bertujuan untuk mengetahui apakah modul lampu ini dapat bekerja atau tidak. Pada perancangan alat “Pengatur Intensitas Cahaya Dua Lampu AC Dengan Joystick“ ini pada kondisi awal LCD akan menampilkan tulisan ‘’Bismillah Proyek ARM 2016”  sebagai tampilan awal. Kemudian muncul tampilan sebagai berikut yang bertujuan untuk menampilkan kecerahan dari masing masing lampu.

Kemudian diperlukan Joystik untuk Mengatur Lampu AC tersebut. Joy stik akan bergerak pada sumbu X dan Y . Utuk Sumbu X untuk mengatur Lampu 1 dan Sumbu Y untuk mengatur Lampu 2. Apabila Joystick diarahkan ke kanan maka kecerahan Lampu 1 akan bertambah , apabila joystick diarahkan ke kiri maka lampu ke 1 akan berkurang kecerahanya. Kemudian apabila joystick diarahkan ke atas maka kececrahan lampu 2 akan bertambah dan juga sebaliknya.

Setelah dapat mengatur intensitas cahaya kedua lampu , kita ingin mematikan lampu lampu tersebut. Yaitu dengan ketentuan Klik 1 kali joy stick maka lampu 1 ON. Klik 2 kali lampu 2 ON tetapi lampu 1 OFF kemudian apabila klik 3 kali kedua lampu ON. Apabila joy STick ditkan 4 kali maka kedua lapu akan mereset atau OFF. Pengeklikan switch pada joy stick memerlukan periode waktu setengah detik . Apabila kita menekan joystick lebih dari setengah detik maka timer otomatis akan mereset hitungan waktunya.

V.                 KESIMPULAN

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada Proyek Arduino ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1.      Program Pengatur Intensitas Cahaya Dua Lampu AC dengan Joystick ini sangat berguna apabila ingin menghemat penggunaan daya listrik.
2. Joy Stick dapat difungsikan sebagai saklar
3. Prinsip kerja dimmer lampu yaitu dengan rangkian zero crossing.

REFERENSI

[1] http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/

[2] http://sinaga18.blogspot.com/2013/04/motor-ac.html

[3] Com-08653. (2011). Keypad Rubber Datasheets. [Online]. Tersedia: http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Components/General/SparkfunCOM-08653-Datasheet.pdf [08 Januari 2016]

[4] Nailul Falah. (2012,April). IC MOC3020 [Online]. Tersedia: http://talinglinggo.blogspot.com/2012/04/ic-moc302013.html [08 Januari 2016]

 Nama penulis Bagus Huda Pranata. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 04 November 

1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN  Tegalsari 01, SMPN 14 Semarang, dan SMA Negeri 11 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 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. 3.32.14.0.05 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email: hpbagus234@gmail.com.

Nama penulis Ririn. Penulis dilahirkan di Cirebon tanggal 01 Maret 1996. Penulis telah menempuh

pendidikan formal di SDN  Silih Asuh 2 Cirebon, SMPN 2 Cirebon, dan SMK Wahidin Cirebon. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 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. 3.32.14.0.21. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email:  ririnsunan13@gmail.com.

Lampiran :

 1. Gambar Pengawatan Dalam => Klik Disini

 2. Gambar Pengawatan Luar => Klik Disini

 3. Power Point => Klik Disini

 4. Jurnal => Klik Disini

 5. Laporan => Klik Disini

 6. Program => Klik Disini
 7. Flowchart => Klik Disini