SISTEM KENDALI KERAN WUDHUK MENGGUNAKAN SENSOR PIR

Abstact :

This tap system manuaaly movement by human turning method or tap movement upward or above. But tap system manually have unstressed is tap easy damaged broken and wasful liquid causes closing carelessi of tap. Benefit censor Passive Infrared (PIR) as detection objek with human’s bodies and that’s signal consignment to Microcontroller AT89C52051 as center leader. This microcontroller can be sent instruction to movement solenoid valve as function current valve liquid. Examination crop point out censor PIR can be detection objek within distance maximum 3 meters. When censor PIR accepted warm radiasion from objek, and then solenoid valve opened to valve liquid. Nececety rate of flow liquid to can actived solenoid valve.

Keyword : Tap, PIR and Mikrocontroller AT89C51.

Abstrak :

Sistem keran ini digerakkan secara manual oleh manusia dengan cara memutar atau menggerakkan keran ke atas atau ke bawah. Namun sistem keran secara manual ini memiliki kelemahannya yaitu keran yang mudah rusak dan pemborosan air dikarenakan kelalaian menutup keran. Dengan memanfaatkan sensor Passive Infrared (PIR) sebagai pendeteksi objek berupa anggota tubuh manusia dan mengirimkan sinyal tersebut ke Mikrokontroler AT89C52051 sebagai pusat pengendalinya. Mikrokontroler ini akan mengirimkan instruksi untuk menggerakkan solenoid valve yang berfungsi sebagai katup aliran air. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor PIR ini dapat mendeteksi objek dalam jarak maksimum 3 meter. Ketika sensor PIR menerima radiasi panas dari objek, maka solenoide valve membuka katub untuk mengalirkan air. Di samping itu dibutuhkan debit air tertentu untuk dapat mengaktifkan solenoide valve.

Kata Kunci : Keran, PIR dan mikrokontroller AT89C51.

1. Pendahuluan

Keran merupakan salah satu katup yang digunakan sebagai saklar untuk menutup dan membuka aliran air. Namun peralatan ini sangat mudah mengalami kerusakan dikarenakan kurang bijak dalam mengoperasikannya. Di samping itu kerusakan dan kelalaian dalam penggunaan keran tersebut akan berdampak kepada pemborosan air. Transduser adalah piranti atau alat yang berfungsi mengubah parameter fisis seperti suhu, tekanan, berat, magnetik, optik, kimia kedalam isyarat listrik yaitu tegangan dan arus. Bentuk Transduser sangat bergantung kepada

penomena fisis yang ada. Parameter yang sama dapat ditentukan dengan berbagai tipe transduser yang berbeda..

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor biasanya dikategorikan melalui pengukur, diantaranya adalah :

1. Sensor Proximity

2. Sensor Sinar

3. Sensor Ultrasonic

4. Sensor Tekanan

5. Sensor Suhu

Dengan memanfaatkan suatu mikrokontroler sebagai pusat pengendalinya, maka dapat diperoleh suatu sistem pengendalian keran yang lebih efektif dan efisisen dalam pengoperasiannya.

2. Sensor Passive Infrared (PIR)

Cahaya merupakan suatu bentuk radiasi dari gelombang elektromagnetik yang pada prinsipnya sama dengan gelombang radio, misalnya infrared, ultraviolet, dan sinar-X. Pada dasarnya yang membedakannya adalah panjang gelombang dan frekuensinya. Panjang gelombang dari cahaya tampak yakni 400 nm hingga 800 nm, dan ultraviolet memiliki panjang gelombang lebih pendek dari 400 nm [2]. Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang dapat dirumuskan dengan persamaan 1

λ = c

f

Dimana :

c adalah kecepatan cahaya 3.108 m/s

λ adalah panjang gelombang dalam meter

ƒ adalah frekuensi dalam Hertz

LED (Light Emiting Dioda) infrared adalah suatu komponen yang tersusun dari sambungan P–N yang akan memancarkan cahaya bila dialiri arus dengan bias maju. Proses pancaran cahaya berdasarkan perubahan tingkat energi ketika elektron dan lubang bergabung atau berekombinasi di daerah N pada saat LED dibias maju.

Selama perubahan energi ini, proton akan dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semi konduktor dan sebagian lagi akan dipancarkan sebagai energi cahaya.

Tingkatan energi dari proton dinyatakan dengan

persamaan 2.

E = hc

λ

Dimana :

E adalah energi dalam elektron volt

c adalah kecepatan cahaya

λ panjang gelombang

h konstanta plank ( 6,62.10-34 Js)

Infra merah dapat digunakan baik untuk memancarkan data maupun sinyal suara. Keduanya membutuhkan sinyal carier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara hingga sampai pada receiver. Untuk transmisi sinyal suara biasanya digunakan rangkaian voltage to frekwensi converter yang berfungsi untuk mengubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi.

Infra merah merupakan radiasi yang tidak tampak pada daerah spektrum elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang antara 750 nm sampai 1000 μ m. Detektor panas memiliki respon terhadap sumber panas yang timbul dari suatu radiasi tertentu dan hasilnya diukur dengan peralatan temperatur. Tiga jenis detector panas yang paling banyak dipakai adalah bolometer, thermocouple dan pyroelectric. Untuk masing – masing detektor yang telah disebutkan, penyerapan radiasi menimbulkan perubahan suhu pada detektor yang menyebabkan terjadinya perubahan fisik dari bahan penyusunnya. Untuk bolometer misalnya, akan terjadi perubahan resistansi (tahanan) listrik.

PIR sensor mempunyai dua elemen sensing yang terhubungkan dengan masukan dengan susunan seperti yang terdapat dalam Gambar 1 Jika ada sumber panas yang lewat di depan sensor tersebut, maka sensor akan mengaktifkan sel pertama dan sel kedua sehingga akan menghasilkan bentuk gelombang seperti ditunjukkan dalam Gambar 2 Sinyal yang dihasilkan sensor PIR mempunyai frekuensi yang rendah yaitu 0,2 – 5 Hz. [3]

Radiasi infra merah berada pada spectrum elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih besar daripada cahaya tampak. Radiasi infra merah tidak dapat dilihat tapi dapat dideteksi. Benda yang dapat memancarkan panas berarti memancarkan radiasi infra merah. Benda – benda ini termasuk makhluk hidup seperti binatang dan tubuh manusia. Tubuh manusia dan binatang dapat memancarkan radiasi infra merah terkuat yaitu pada panjang gelombang 9,4 μ m. Radiasi infra merah yang dipancarkan inilah yang menjadi sumber pendeteksian bagi detektor panas yang memanfaatkan radiasi infra merah.

3. PERANCANGAN SISTEM

3. 1 Gambaran Umum Sistem

Perancangan alat ini meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Gambar 3 di bawah ini menunjukkan diagram blok dari sistem yang dirancang. Sistem tersebut terdiri dari sensor PIR, Mikrokontroler AT89C2051, rangkaian driver dan solenoide valve.

3.2 Sensor PIR

Sensor PIR merupakan komponen produksi

COMedia Ltd., Sensor tersebut sudah dipabrikasi dan dikemas dengan baik, sehingga dapat mengurangi inteferensi sinyal yang diterima. Pada perancangan ini dibatasi area atau daerah yang dapat di deteksi oleh sensor PIR dengan cara memberikan pelindung pada masing-masing sisi kiri dan kanan sensor PIR. Hal dilakukan agar tidak terjadi gangguan terhadap sensor untuk keran yang lain karena arah jangkauan sensor PIR dapat mencapai sudut 60o

3.3 Sistem Minimum AT89C2051

Dalam perancangan ini digunakan mikrokontroler AT89C2051, karena mikrokontroler tersebut memiliki 15 bit I/O (port 1 dan 3), Hal ini cukup mewakili kebutuhan dari perancangan sistem yang akan dibuat, yaitu hanya memerlukan 2 bit input dan 2 bit output. Dan untuk aplikasi pada banyak keran cukup hanya membutuhkan satu mikrokontroler untuk mengontrol sejumlah keran

Sistem minimum AT89C2051 sebagai basis pengontrol untuk keran solenoid. Rangkaian ini hanya terdiri atas single chip mikrokontroler AT89C2051, sebuah osilator dan dua buah kapasitor yang berfungsi untuk menstabilkan frekuensi.

Mikrokontroler AT89C2051 memiliki dua buah port I/O dua arah. Pin reset terhubung ke rangkaian reset sistem. Rangkaian sistem minimum ini menggunakan osilator kristal 11 MHz yang berfungsi membangkitkan sinyal clock internal. Jadi setiap satu instruksi MCS-51 akan dilaksanakan dalam waktu 1 mikro detik.

3.4 Driver Relai

Rangkaian driver relay (penggerak relai) yang dirancang terdiri dari dua buah transistor, transistortransistor difungsikan sebagai swicth yang bekerja untuk mengaktifkan relai.

Alasan penggunaan dua buah transistor pada rangkaian penggerak relai yaitu untuk mengatasi ketidak mampuan mikrokontroler membuat transistor saturasi karena mikrokontroler tergolong aktif low.

Ketika logika high diberikan pada salah satu pin mikrokontroler maka impedansinya akan tinggi sehingga arus yang dihasilkan oleh pin mikrokontroler tidak mampu membuat transistor saturasi disebabkan B I < BSat I jika rangkaian penggerak menggunakan satu transistor, oleh karena itu dirangkai rangkaian switching transistor seperti pada Gambar 8. Pada perancangan ini, kita menggunakan dua buah relai untuk mengaktifkan dua buah keran solenoid.

3.5 Keran Solenoid

Keran ini akan dihubungkan ke sumber arus AC dengan besar tegangan 220V. Pada perancangan system ini kita memakai Normally Closed (NC Valve) yaitu katup pada posisi tertutup pada saat solenoid tidak

bertegangan (deenergized), dan katup akan terbuka pada saat solenoid diberikan tegangan (solenoid energized). Pada solenoid terdapat dua buah terminal yang disambungkan ke sumber tegangan dan relai. Gambar 9 menunjukkan skema rangkaian keran solenoid. Keran solenoid adalah kombinasi dari dua dasar unit fungsional :

1) Solenoid (elektromagnet) dengan inti atau plungernya.

2) Badan keran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stop-kontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran. Aliran melalui lubang mulut keran akan terbukan atau tertutup tergantung pada apakah solenoid diberi energi atau dihilangkan energinya. Apabila kumparan diberi energi, inti besi akan ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membukakan keran. Pegas atau per yang terdapat pada pangkal inti besi akan mengembalikan keran pada posisi semula, yaitu tertutup apabila arus berhenti. Keran solenoid dapat mengontrol hidrolis (cairan minyak), pneumatic (udara) atau aliran air.