RESUME

PENGENDALIAN PINTU PAGAR GESER

MENGGUNAKAN APLIKASI SMARTPHONE ANDROID DAN

MIKROKONTROLER ARDUINO MELALUI BLUETOOTH

Oleh Andi Syofian

JTE - ITP ISSN NO. 2252-3472

Jurnal Teknik Elektro ITP, Volume 5, No. 1;  Januari 2016

Untuk membuka maupun menutup pintu pagar geser biasanya dilakukan secara konvensional yaitu dengan mendorongnya. Seiring perkembangan teknologi elektronika, pintu pagar dapat dibuka dan ditutup secara otomatis menggunakan remote control. Namun hal tersebut masih kurang efektif, karena remote control harus selalau dibawa pemilik rumah ketika akan meninggalkan rumah, dan setiap pemilik rumah harus memiliki masing-masing satu remote control. Pembuatan alat pengendali pintu pagar geser menggunakan aplikasi smartphone android dan mikrokontroller arduino melalui bluetooth untuk menggantikan fungsi remote control agar mempermudah dalam penggunaannya.

Perangkat yang dibutuhkan

1.     Handphone Android Tech

Perangkat ini berfungsi sebagai input untuk mengkoneksikan Bluetooth handphone dengan modul bluetooth pada arduino yang nantinya berfungsi sebagai pengontrol pintu pagar yang akan dikendalikan oleh operator.

2.     Modul Bluetooth HC-05

Perangkat ini berfungsi sebagai komunikasi data yang nantinya digunakan untuk mengirimkan data dari arduino, kemudian data yang terkirim tersebut diterima oleh handphone sehingga dapat mengendalikan pintu pagar. Jarak yang dapat dijangkau oleh bluetooth adalah ±10 meter atau 30 feet.

3.     Mikrokontroler Arduino

Perangkat ini berfungsi sebagai otak dari dari sistem pengendalian pintu pagar secara keseluruhan.

4.     Driver Motor DC L293

Perangkat ini berfungsi untuk mengendalikan motor DC, dalam rangkaian driver motor ini menggunakan IC L293 yang berfungsi sebagai saklar untuk dapat menghidupkan dan mematikan motor, mengatur kecepatan motor, dan mengendalikan arah putaran motor.

5.     Motor DC           

Perangkat ini berfungsi sebagai penggerak pintu pagar supaya dapat membuka dan menutup pintu pagar.

6.     LED

Perangkat ini berfungsi sebagai display ketika bluetooth handphone terhubung ke sistem melalui modul bluetooth arduino.

7.     Power supply

Perangkat ini berfungsi sebagai penyuplai daya untuk rangkaian sistem agar dapat bekerja dengan semestinya.

Rancangan Mekanik Pintu Pagar

            Pada perancangan mekanik pintu pagar, design yang dibuat nantinya akan diterapkan pada benda kerja yang sesungguhnya. Dibawah ini merupakan hasil design perancangan mekanik pintu pagar rumah.

                       Design pintu pagar rumah

Keterangan gambar diatas sebagai berikut :

1. Mekanik utama (body secara keseluruhan)

2. Pintu pagar

3. Motor DC

4. LED Indikator

5. LED Indikator

6. LED Indikator

Gambar diatas menunjukkan tinggi pintu pagar berukuran 17cm dengan diameter mekanik secara keseluruhan 35 x 40 cm. Design yang dibuat belum termasuk properti tambahan untuk pelindung rangkaian sistem yang akan diletakkan di dalam. Rancangan dibuat miniatur rumah sederhana.

Rancangan Aplikasi Android

Untuk pengontrolan sistem pengendali pintu pagar digunakan aplikasi App Inventor pada smartphone android. Aplikasi ini berguna sebagai remote kontrol untuk mengirimkan perintah kepada sistem pengendali pintu pagar. Program tersebut didownload dan dijadikan berupa file .apk, file inilah yang kemudian akan menjalankan simulasi pemograman yang akan dijalankan pada handphone android. Akan ada dua buah tampilan pada handphone yaitu, tampilan untuk mengkoneksikan bluetooth android dengan bluetooth arduino dan tampilan untuk mengontrol kunci motor pintu pagar rumah.

Pada tampilan pertama yaitu pemograman bluetooth, apabila bluetooth antara android dan arduino sudah terkoneksi maka tampilan kedua secara otomatis akan terbuka. Tampilan kedua berupa pengontrolan motor penggerak pintu pagar untuk membuka dan menutup. Jarak maksimal untuk koneksi Bluetooth adalah 10 meter, jika melebihi jarak tersebut maka bluetooth pada handphone android tidak dapat mendeteksi program Bluetooth pada arduino.

Penulisan Program pada Mikrokontroller

Untuk memasukkan program ke dalam sebuah mikrokontroler ATMega328 dibutuhkan DriverUSB, IDE Arduino 1.0 dan Ardunio Uno Board agar program yang dibuat dapat berjalan. Instalasi driver untuk Arduino Uno dengan Windows 7, Vista atau XP dengan menghubungkan board dan tunggu windows untuk memulai proses instalasi driver.  Pada bagian Ports (COM & LPT) akan tampak sebuah port terbuka dengan nama Arduino Uno (COMxx), selanjutnya Update Driver Software dan ambil file driver Uno, dengan nama ArduinoUNO.inf. Untuk memasukkan program ke dalam mikrokontroler melalui menu Upload.

RESUME

Pemanfaatan Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)

dan Mikrokontroler Atmega 16 Untuk Efisiensi

Pemakaian Air Wudhu

Oleh Rina Latuconsina, L. H. Laisina, Ari Permana L

ISSN: 2477-5126, e-ISSN: 2548-9356

Jurnal Informatika:Jurnal Pengembangan IT (JPIT) , Vol. 02, No.02, Juli 2017 

Air memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Mengingat hal tersebut, penghematan dalam penggunaan air sangatlah penting. Salah satu kegiatan yang banyak membutuhkan air terutama bagi seorang muslim adalah berwudhu. Kegiatan ini dilakukan minimal 5 kali dalam sehari. Agar penggunaan air tidak boros perlu dilakukan penelitian untuk mengendalikan penggunaan air agar lebih efisien. Pengendalian penggunaan air ini adalah dengan membuat sistem yang dapat membuat kran mengalirkan air hanya saat digunakan untuk berwudhu, dan akan berhenti saat tidak digunakan. Sistem ini sangat sulit dilakukan ditengah proses berwudhu pada fungsi kran manual. Dengan demikian dibuatlah sistem agar kran bekerja secara otomatis. Kran sebagai katup saklar akan mengalirkan dan menghentikan aliran air secara otomatis tanpa ada campur tangan manusia secara langsung untuk membuka dan menutupnya. Sistem ini dibuat dengan penerapan sensor PIR berbasis Microkontroler ATmega 328. 

Konsep Pembuatan Sistem Pengoprasian 

Tahapan awal ketika tangan dideteksi oleh sensor PIR kemudian sensor PIR mengirim sinyal ke mikrokontroler. mikrokontroler memerintahkan relay untuk menutup sirkuit sehingga tegangan masuk ke coil solenoid dan terjadilah medan magnet. medan magnet akan membuat katup di dalam solenoid terangkat dan air mengalir keluar.

                                Blok Diagram Sistem Pengoperasian

Perangkat yang Dibutuhkan

1. Mikrokontroller Arduino
2. Selenoid Valve
3. Sensor PIR (Passive Infra Red)
4. Pompa Air
5. Set Profil Tank
6. Set Pipa dan Kran

Perancangan Sistem

Tahap awal pada saat motor bekerja menghisap air dari permukaan bawah tanah dan mengisinya pada profil tank kemudian air dari profil tank turun ke solenoid. Pada saat tangan berada di bawah kran maka sensor PIR akan mendeteksi tangan (Infra Merah) dan mengirim sinyal ke Arduino. Arduino tersebut akan memberikan perintah kepada relay untuk membuka solenoid dan katub, sehingga air keluar dari kran.

Sketsa Penerapan Sensor PIR Berbasis Microkontroler Atmega 328

Dalam Meminimalisasi Penggunaan Air Pada Saat Berwudhu

Keterangan :

1. Pipa Sumur Bor

2. Pompa Air

3. Pipa Masukan Profil Tank

4. Profil Tank

5. Pipa Keluaran Profil Tank

6. Solenoid Valve

7. Arduino

8. Sensor PIR

9. Kran Air

10. Menara Profil Tank

11. Permukaan Tanah

flowchart

FLOWCHART

Flowchart yaitu sebuah diagram dengan simbol-simbol grafis yang menyatakan aliran algoritma atau proses yang menampilkan langkah-langkah yang disimbolkan dalam bentuk – bentuk tertentu, beserta urutannya dengan menghubungkan masing - masing langkah tersebut menggunakan tanda panah. Diagram ini bisa memberi solusi selangkah demi selangkah untuk penyelesaian masalah yang ada di dalam suatu proses atau algoritma.

Jenis-jenis Flowchart

1.   Flowchart Sistem

Flowchart Sistem dapat didefinisikan sebagai bagan yang menunjukkan arus pekerjaan secara keseluruhan dari sistem. Bagan ini menjelaskan urut-urutan dari prosedur yang ada di dalam sistem.

2.   Flowchart Dokumen

Flowchart Dokumen atau disebut juga flowchart formulir merupakan bagan alir yang menunjukkan arus dari laporan dan formulir termasuk tembusan-tembusannya.

3.   Flowchart Skematik

Flowchart skematik merupakan bagan alir yang mirip dengan flowchart sistem, yaitu untuk menggambarkan prosedur di dalam sistem. Perbedaannya adalah, flowchart skematik selain menggunakan simbol-simbol flowchart sistem, juga menggunakan gambar-gambar komputer dan peralatan lainnya yang digunakan. Maksud penggunaan gambar-gambar ini adalah untuk memudahkan komunikasi kepada orang yang kurang paham dengan simbol-simbol flowchart. Penggunaan gambar-gambar ini  memudahkan untuk dipahami, tetapi sulit dan lama menggambarnya.

4.   Flowchart Program

Bagan alir program (Flowchart Program) merupakan bagan yang menjelaskan secara rinci langkah-langkah dari proses program. Bagan alir program dibuat dari derivikasi bagan alir sistem. Bagan alir program dapat terdiri dari dua macam, yaitu bagan alir logika program (program logic flowchart)  dan bagan alir program komputer terinci  (detailed computer program flowchart).  Bagan alir logika program digunakan untuk menggambarkan tiap-tiap langkah di dalam program komputer secara logika. Bagan alat logika program ini dipersiapkan oleh analis sistem. Bagan alir program komputer terinci (detailed computer program flow-chart) digunakan untuk menggambarkan instruksi-instruksi program komputer secara terinci. Bagan alir ini dipersiapkan oleh pemrogram.

5.  Flowchart Proses

Bagan alir proses (Flowchart Proses)  merupakan bagan alir yang banyak digunakan di teknik industri. Bagan alir ini juga berguna bagi analis sistem untuk menggambarkan proses dalam suatu prosedur.

Petunjuk dalam pembuatan flowchart

a.        Flowchart digambarkan dari halaman atas ke bawah dan dari kiri ke kanan.

b.       Aktivitas yang digambarkan harus didefinisikan secara hati-hati dan definisi ini harus dapat dimengerti oleh pembacanya.

c.        Kapan aktivitas dimulai dan berakhir harus ditentukan secara jelas.

d.     Setiap langkah dari aktivitas harus diuraikan dengan menggunakan deskripsi kata kerja.

e.        Setiap langkah dari aktivitas harus berada pada urutan yang benar.

f.      Lingkup dan range dari aktifitas yang sedang digambarkan harus ditelusuri dengan hati-hati. Percabangan-percabangan yang memotong aktivitas yang sedang digambarkan tidak perlu digambarkan pada flowchart yang sama. Simbol konektor harus digunakan dan percabangannya diletakan pada halaman yang terpisah atau dihilangkan seluruhnya bila percabangannya tidak berkaitan dengan sistem.

g.        Gunakan simbol-simbol flowchart yang standar.

Simbol-simbol Flowchart

Berikut ini beberapa contoh flowchart
1.     Cara menghidupkan Radar Searching MR36A di KRI STS-376

2.     Flowchart cara menghidupkan gyro vertical KRI STS-376

Salam Super 19596/P, Andri Irawan

Dosen : Titik Lusiani, M.Kom, OCP
http://blog.stikom.edu/lusiani
https://titiklusiani.wordpress.com/

RESUME

RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI

IRIGASI PIPA LAHAN SAWAH BERBASIS TENAGA SURYA

Oleh Sudirman Sirait, Satyanto K. Saptomo, M. Yanuar J. Purwanto

Jurnal Irigasi  – Vol. 10, No. 1, Mei 2015

Rancangan irigasi untuk pemberian air yang optimal dilengkapi dengan sistem kontrol otomatis dapat menjaga permukaan air di lahan sawah pada level tertentu sesuai kebutuhan tanaman, dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi penggunaan air irigasi di lahan sawah. Sistem kontrol otomatis dibangun dengan memanfaatkan teknologi digital, mikrokontroler dan jaringan sensor. Mikrokontroler Arduino Uno ATMega328P digunakan sebagai system kendali otomatis untuk menggerakkan sistem aktuasi kran air elektris Valworx 561086 berdasarkan kelembaban tanah dan tinggi muka air di lahan sawah yang dideteksi oleh sensor. Nilai tinggi muka air di lahan sawah diatur antara 0 cm dan 5 cm sebagai setpoint bawah dan atas untuk acuan dalam menggerakkan sistem aktuasi kran air elektris Valworx 561086. Sistem mikrokontroler membatasi durasi waktu untuk pengaturan pembukaan maupun penutupan kran air elektris Valworx 561086 selama 300 detik dengan rotasi 90° yang dapat menghemat penggunaan daya baterai. Sistem ini didukung oleh energi surya yang terdiri dari panel surya, charger contoller dan baterai, dan dapat beroperasi 24 jam tanpa pengawasan oleh operator. Ujicoba operasi di lahan sawah dilakukan dengan menerapkan irigasi terputus (intermittent) dan air irigasi tidak mengalir  secara  terus  menerus.  Hasil percobaan menunjukkan bahwa sistem kontrol irigasi otomatis bisa menjaga tinggi muka air di lahan sawah antara rentang setpoint yang diinginkan.

Perancangan Sistem Kontrol Otomatis

Tahap perancangan yang dilakukan adalah perancangan software dan perancangan hardware. Pada tahap perancangan software dilakukan pembuatan dan penyesuaian program untuk melakukan serangkaian pengujian sistem otomatis. Penulisan program kendali ditulis di halaman Arduino Uno. Bahasa pemograman didasarkan pada bahasa pemograman C/C++. Pada tahap perancangan hardware terdiri atas sensor water level, sensor soil moisture, mikrokontroler Arduino Uno ATMega328P, kran air elektris Valworx 561086, baterai DC 12 volt, relay, panel surya dan solar charge controller, terminal barrier, modul RTC dan micro SD.

Sensor water level memiliki empat pin yang memiliki fungsi masing-masing. Pin 1 merupakan Vin 24, pin 2 merupakan ground dan VOut merupakan penggabungan pin 3 dan pin 4. Sensor water level yang digunakan pada penelitian ini sebanyak 2 buah yang digunakan untuk kontrol dan monitoring tinggi muka air di lahan percobaan. Setiap kaki pada sensor dihubungkan dengan mikrokontroler, dimana kaki Vin dihubungkan ke port 5 V, kaki ground dihubungkan ke port ground dan kaki Vout dihubungkan ke port analog serial A1 dan A2 pada mikrokontroler.

Rangkaian Sensor Water Level

Sensor soil moisture vegetronix VH400 digunakan untuk mendeteksi kelengasan tanah yang memberikan keluaran voltase yang menunjukkan level lengas tanah basis volume (volumetric water content/vwc). Sensor soil moisture memiliki tiga pin yaitu bare, red, dan black. Pin bare sebagai ground, pin red sebagai Vin (3,3 V – 20 VDC) dan pin black sebagai output sensor (0 –3 V). 

Rangkaian sensor soil moisture hampir sama dengan rangkaian sensor water level. Setiap kaki pada sensor dihubungkan dengan mikrokontroler, dimana kaki Vin dihubungkan ke port 5 V, kaki ground dihubungkan pada port ground dan kaki Vout dihubungkan pada port analog serial A0 pada mikrokontroler. Sensor water level dan sensor soil moisture berkomunikasi dengan komputer melalui USB serial port. Komputer berfungsi sebagai antar muka pengguna untuk memonitor dari hasil pembacaan sensor, waktu dan aktivitas sistem kendali irigasi, serta untuk mengubah setting pengendalian yang diinginkan. Komponen ATMega328P berfungsi sebagai pengolah keseluruhan data input analog sensor water level dan sensor soil moisture, sehingga didapatkan nilai level muka air dan kadar air tanah pada lahan percobaan. Pada blok mikrokontroler juga dipasang modul real time clock (RTC) dan micro SD sehingga dapat merekam data hasil pembacaaan sensor yang disertai dengan waktu pengukuran. Modul RTC dan micro SD dipasang pada port 3 volt, port ground, port digital 10, port digital 11, port digital 12, dan port digital 13 yang terdapat pada mikrokontroler.

Pada blok mikrokontroler terdapat beberapa rangkaian, antara lain relay sebagai saklar otomatis untuk menghidupkan atau mematikan sistem, terminal barrier, panel surya dan solar charge controller sebagai pendukung system dengan pemanfaatan tenaga surya, baterai 12 volt sebagai sumber tegangan listrik yang akan dialirkan melalui relay untuk menggerakkan motor kran air elektris Valworx 561086 yang berfungsi sebagai buka-tutup aliran air yang akan mengalir ke jaringan irigasi (outlet irigasi).

Skema Rangkaian Hardware

Nilai setpoint level muka air lahan percobaan ditentukan pada ketinggian 0 sampai 5 cm. Ketika level muka air dilahan percobaan berada di bawah 0 cm, maka mikrokontroler akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan relay yang akan mengaktifkan motor kran elektris untuk buka. Demikian juga sebaliknya ketika level muka air di lahan percobaan berada di atas 5 cm, maka mikrokontroler akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan relay dan menggerakkan motor kran elektris untuk tutup. Sistem pengaturan air akan menjadi lebih akurat karena proses kendali dilakukan dengan sistem microcontroller dan tinggi level muka air tidak hanya dapat dipantau tetapi juga dapat diukur.

Pemasangan Sistem Kontrol Otomatis pada Jaringan Irigasi Perpipaan

Rancangan jaringan irigasi dipasang pada lahan sawah berukuran 52 x 17 m dengan menggunakan sistem perpipaan dan memanfaatkan gaya gravitasi dengan beda elevasi reservoir dengan lahan sawah sebesar 50 cm. Pipa utama yang berdiameter 6 inchi mengalirkan air ke pipa manifold yang berdiameter 3 inchi yang merupakan outlet irigasi. Gambar berikut memperlihatkan instalasi jaringan irigasi sistem perpipaan di lahan sawah.

Lay-out jaringan irigasi pipa denganmemanfaatkan teknologi otomatis

Pipa manifold dilengkapi dengan motor kran elektris yang dikendalikan dengan sistem kontrol otomatis berdasarkan setpoint tinggi muka air di lahan sawah. Jarak outlet ditentukan berdasarkan analisis hidraulika aliran dalam pipa dan keseragaman debit sesuai dengan kebutuhan air oleh tanaman. 

Tinggi muka air di lahan percobaan sebagai acuan kendali pengaturan kran elektris dideteksi dengan mempergunakan sensor water level  yang diletakkan di bagian tengah sawah dengan setpoint bawah 0 cm dan setpoint atas 5 cm dari permukaan tanah. Sedangkan untuk mendeteksi kelengasan tanah digunakan sensor soil moisture yang di tanam pada lahan percobaan dengan kedalaman antara 5 – 10 cm (Cardenas-Lailhacar dan  Dukes, 2010).

Tata Letak Sensor di Lahan Sawah

RESUME

SEL SURYA BERBASIS TITANIA

SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK ALTERNATIF

Oleh Rita Prasetyowati

2 Juni 2012

Sel surya merupakan salah satu sumber energi listrik alternatif yang terus dikembangkan demi memenuhi kebutuhan manusia akan listrik. Sel surya generasi ketiga (sel surya organik dan sel surya fotoelektrokimia) yang banyak dikembangkan adalah sel surya berbasis titania. Proses pembuatan sel surya titania relatif mudah, bahan bakunya murah dan memiliki efisiensi cukup baik. Titania berperan sebagai lapisan aktif yang mengabsorbsi energi cahaya matahari untuk dikonversi menjadi energi listrik. 

            Titanium dioksida murni mempunyai efisiensi absorbsi sangat kecil, yaitu hanya sebesar 5%. Energi matahari pada panjang gelombang ultraviolet saja yang dapat diserap oleh titanium dioksida. Sehingga penggunaan energi matahari menjadi kurang efektif dan sel surya memiliki efisiensi yang rendah. Modifikasi lapisan titania dilakukan agar spektrum penyerapan matahari sampai ke area cahaya. Hal ini bisa dilakukan dengan cara memperkecil energi celah pita melalui pemberian doping dye atau material konduktif  pada titania.

            Sel surya titania dengan lapisan titania yang didoping dye dikenal dengan sebutan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Pemberian doping dye pada lapisan titania dapat meningkatkan kemampuan absorpsi dari titania, sehingga efisiensi sel surya meningkat. Sedangkan penyisipan material konduktif, seperti logam besi atau tembaga pada lapisan titania juga dapat meningkatkan efisiensi sel surya, karena logam tersebut dapat berperan sebagai lintasan (path) bagi elektron untuk lebih cepat mengalir menuju elektroda. Kedua modifikasi pada lapisan titania tersebut dapat meningkatkan efisiensi sel surya titania.

Titanium dioksida merupakan salah satu semikonduktor oksida yang memiliki energy celah pita yang sangat lebar (3,2 eV – 3,8 eV). Pada sel surya fotoelektrokimia, titania berperan sebagai lapisan aktif yang mengabsorbsi energi cahaya matahari untuk dikonversi menjadi energi listrik. Titanium dioksida murni mempunyai efisiensi absorbsi sangat kecil, yaitu hanya sebesar 5%. Energi matahari pada panjang gelombang ultraviolet saja yang dapat diserap oleh titanium dioksida. Oleh sebab itu spektrum penyerapan matahari ke area cahaya tampak perlu dilakukan untuk mengefektifkan penggunaan energi matahari. Hal ini bisa dilakukan dengan cara memperkecil energi celah pita melalui pemberian doping atom lain pada titania. Sehingga diharapkan dapat memperbesar spektrum penyerapan cahaya dari titania.

            Titania mempunyai banyak kesitimewaan, yaitu memiliki konstanta dielektrik tinggi, memiliki indeks bias yang besar, dan memiliki transmitansi optik yang baik pada daerah cahaya tampak dan dekat infra merah (U. Diebolt, 2003). Titania juga memiliki stabilitas kimia yang tinggi, tidak beracun, memiliki potensial tinggi sebagai foto-oksidasi, dan harganya murah (Phani G. et al, 2001). Sehingga titania bisa digunakan dalam berbagai variasi bentuk, misalnya koloid, pasta, lapisan tipis, maupun serbuk nano.

Sel Surya Titania Jenis Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

            Sel surya DSSC adalah sel surya fotoelektrokimia yang menggunakan elektrolit sebagai medium transport muatan. Komponen DSCC selain elektrolit terbagi menjadi beberapa bagian yang terdiri dari nanopori TiO, molekul dye yang teradsorpsi di permukaan TiO, dan katalis yang semuanya dideposisi diantara dua kaca konduktif (R. Sastrawan, 2006). Struktur tersebut diperlihatkan oleh Gambar berikut ini.

Bagian atas dan alas sel surya adalah kaca yang sudah dilapisi oleh TCO (Transparent Conducting Oxide), seperti ITO (Indium Tin Oxide) atau SnO2, yang berfungsi sebagai elektroda dan counter-elektroda. TCO alas (counter-elektroda) dilapisi dengan katalis untuk mempercepat reaksi redoks dengan elektrolit. Pada umumnya pasangan redoks yang digunakan adalah I (iodide/triiodide). Permukaan elektroda dilapisi oleh nanopori TiO2 dimana dye teradsorpsi pada pori TiO2. Dye yang umumnya digunakan yaitu jenis ruthenium complex.

            Semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah TiO2 karena memiliki ukuran dalam skala nanometer (10-9 meter) dan bersifat mesopori (memiliki pori berdiameter antara ukuran mikro dan nanometer). Zat pewarna (dye) merupakan material yang memberikan pengaruh sensitasi semikonduktor terhadap cahaya. Dye berfungsi sebagai pompa fotoelektrokimia dan  lapisan penyerap foton yang selanjutnya tereksitasi menjadi eksiton (fotosensitizer). Dye dapat pula berasal dari bahan-bahan alami (organik), terutama berasal dari keluarga flavonoid, contohnya buah beri dan kulit bawang merah.

            Pada sel surya fotoelektrokimia, elektrolit merupakan medium transport muatan. Elektrolit berperan sebagai penerima hole dan mencegah terjadinya rekombinasi kembali antara elektron dan hole. Elektrolit yang digunakan dapat berupa elektrolit semi padat atau berbentuk gel. Elektrolit dibuat dari campuran polimer dan garam yang didalamnya terkandung ion terlarut. Elektrolit yang memiliki nilai konduktivitas ionik berorde 10-3 S/cm merupakan elektrolit yang memiliki konduktivitas tinggi dan sangat efektif digunakan sebagai elektrolit pada sel surya, khususnya sel surya tersensitisasi bahan dye (DSSC) (Fu-Lin Chen. et al, 2009).

            Prinsip kerja dari DSSC adalah reaksi dari transfer elektron. Proses pertama yaitu terjadinya eksitasi elektron pada molekul dye akibat absorbsi foton. Elektron dari keadaan tereksitasi akan terinjeksi menuju pita konduksi titania sehingga molekul dye teroksidasi. Elektrolit (I-) memberikan elektron pada molekul dye sehingga kembali ke keadaan awalnya (ground state) dan mencegah penangkapan kembali elektron oleh dye yang teroksidasi.   

Elektron yang tereksitasi tersebut bergerak mencapai elektroda TCO, kemudian mengalir menuju counter-elektroda melalui rangkaian eksternal. Karena pada counter-elektroda terdapat katalis, maka elektron diterima oleh elektrolit. Selanjutnya elektron tersebut akan berekombinasi dengan hole yang terbentuk pada elektrolit (I3-) akibat donor elektron pada proses sebelumnya membentuk iodide (I-). Iodide ini digunakan sebagai donor elektron bagi dye yang teroksidasi, sehingga terbentuk suatu siklus transport elektron. Siklus ini memungkinkan terjadi konversi langsung dari cahaya matahari menjadi listrik.

Sel Surya Titania dengan Penyisipan Logam

            Penelitian tentang sel surya titania dalam rangka memodifikasi lapisan titania sebagai lapisan aktif terus dikembangkan. Modifikasi pada lapisan titania dilakukan dengan menyisipkan logam pada lapisan titania. Logam yang disisipkan dapat berupa emas, tembaga, besi atau logam yang lain. Efisiensi sel surya meningkat ketika lapisan titania disisipi dengan logam. Penyisipan logam pada lapisan titania dapat dilakukan dengan berbagai metode, diantaranya dengan metode sputtering,elektroplating dan doctor blade coating. 

            Lapisan titania dapat disisipi logam Fe dengan menggunakan metode elektroplating. Pada proses elektroplating, larutan elektrolit yang digunakan adalah FeCl2, dengan lapisan titania sebagai katoda dan batang Fe sebagai anoda. Elektroplating dilakukan pada berbagai variasi tegangan elektroplating, lama waktu elektroplating dan konsentrasi FeCl2.  Lapisan TiO2 Yang dielektroplating dengan tegangan yang lebih besar (konsentrasi larutan elektrolit dan waktu elektroplating sama) atau waktu elektroplating yang lebih lama (konsentrasi larutan elektrolit dan tegasngan elektroplating sama, atau konsentrasi FeCl2 yang lebih besar (tegangan dan waktu elektroplating sama) akan mengandung unsur Fe yang lebih banyak. Sel surya dengan lapisan aktif titania yang disisipi Fe dapat mencapai efisiensi 0,2 % (Rita Prasetyowati, 2011).

Jika lapisan TiO dielektroplating dengan Fe, berarti ada atom-atom Fe yang menyisip diantara partikel-partikel TiO2. Hal ini bisa dijelaskan seperti gambar 2, ketika sel surya diradiasi dengan cahaya maka akan terjadi generasi (timbulnya pasangan elektron-hole). Foton yang diserap oleh elektron pada TiO2 menyebabkan elektron tereksitasi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi dan selanjutnya elektron mengalir menuju ITO melalui lapisan kontak logam (Fe). Lapisan kontak logam ini menjadi lintasan bagi elektron untuk mengalir lebih cepat menuju ITO (K. Asagoe. etal, 2007). Selanjutnya elektron mengalir melalui beban luar menuju counter elektroda dan akan diterima oleh elektrolit. Sedangkan hole yang terbentuk akan berdifusi menuju elektrolit. Hal ini berarti elektron yang diterima elektrolit akan berekombinasi dengan hole membentuk pembawa  muatan negatif (R. Sastrawan,2006).   

Sel surya juga dibuat dengan lapisan titania yang disisipi logam Cu (Sahrul Saehana. et al, 2011). Penyisipan logam Cu dilakukan dengan berbagai metode. Sel surya dengan lapisan titania yang disisipi logam dengan metode sputtering dapat mencapai efisiensi 1,2%, dengan metode elektroplating dapat mencapai efisiensi 0,78% dan dengan metode doctor blade dapat mencapai efisiensi0,4%. Efisiensi yang dihasilkan dipengaruhi oleh banyak factor, yaitu rendahnya nilai fill factor, arus pendek (short-circuit current), atau tegangan terbuka (open-circuit voltage), yang dipengaruhi juga oleh resistansi dari lapisan TiO (Ahn et al., 2007; Han et al., 2006).

RESUME

AKSES KONTROL RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR SIDIK JARI BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA328P

Oleh Dony Saputra, Abdul Haris Masud, Muhamad Ramdhan, Dian Fitriani

ISSN: 2089-9813, 15 Maret 2014

Perkembangan teknologi akan sistem berbasis Intellegence maupun Embedded yang semakin maju, membantu dan memudahkan manusia dalam mengendalikan sistem dan alat manual. Terutama yang berkaitan dengan sensor yang menyerupai intelegensi manusia. Hal serupa juga terjadi pada sistem berbasis mikrokontroler, sensor gerak maupun sensor sidik jari. 

Dengan berkembangnya teknologi sensor dan mikrokontroler yang murah dan mudah, peneliti maupun pembuat alat menjadi lebih mudah dan lebih efesien dalam membuat alat yang pada beberapa abad lalu masih sangat sulit untuk membuat sistem berbasis intelegensi dan sistem turunan dikarenakan tidak adanya alat dan susahnya memprogram alat tersebut.

Teknologi akses ke dalam sebuah ruangan pun mengalami perkembangan yang sebelumnya menggunakan kunci manual berubah menjadi dengan password atau sidik jari. Akses pada suatu ruangan yang sangat rahasia atau ruangan khusus dan tidak sembarang orang bisa akses pada ruangan tersebut seharusnya sudah menggunakan metode akses kontrol, sehingga hanya orang-orang tertentu saja yang mempunyai hak akses ruangan tersebut. Dengan menggunakan metode ini akan mengatasi sering terjadinya kehilangan kunci dan kesulitan untuk menentukan kunci yang akan digunakan untuk membuka suatu ruangan, dikarenakan semakin banyak ruangan maka akan semakin banyak pula kunci yang harus disediakan sehingga dibutuhkan waktu untuk pencarian kunci yang tepat.

Hal yang sama yang sering terjadi adalah ketika seseorang memasuki atau meninggalkan ruangan saat bekerja mematikan lampu. Jika panel untuk menyalakan lampu satu ruangan lebih dari satu maka berapa lama waktu yang harus dialokasikan untuk proses kerja seperti ini. 

Adapun keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan teknologi sensor sidik jari yang terintegrasi dengan sensor gerak untuk penerangan lampu adalah akan teratasinya permasalahan-permasalahan yang dihadapi saat menggunakan metode konvensional. Kelebihan dari alat ini yang tidak bisa dilakukan oleh metode konvensional adalah dapat menentukan hak akses pada suatu ruangan, dan tetap berjalan walaupun sumber catu daya dari PLN mati dikarenakan menggunakan batterai cadangan, serta adanya display untuk mengetahui status maupun tampilan interaktif sehingga kita akan merasakan seolah-olah pintu tersebut sedang berbicara pada si pengguna melalui tampilan display.

Perangkat yang Dibutuhkan :

1.     Mikrokontroler ATmega 328P

2.     Modul Fingerprint ZFM-20

3.     Sensor Gerak PIR  HC-SR501

4.     Liquid Crystal Display (LCD)

Perancangan Alat

Perancangan Perangkat Keras (Hardware).

Dalam perancangan perangkat keras ini dibutuhkan beberapa komponen elektronika dan device penunjang agar sistem dapat berjalan dengan baik sesuai dengan fungsinya. Dalam perancangan perangkat keras ini alat dan bahan yang dibutuhkan adalah Laptop / Personal Computer (PC), Modul Fingerprint ZFM-20, Software Arduino IDE 1.0.5, Arduino Uno sebagai bootloader untuk upload program, Rangkaian mikrokontroler Atmega 328P, Sensor Gerak PIR  HC-SR501,LCD 16x2,Catu Daya, Motor DC dari CD / DVD Room, Push Button, Kabel konektor, Lampu Led.

Alur kerja dari alat digambarkan dalam blok diagram seperti pada gambar berikut:

Diagram Blok akses kontrol ruangan

Dari diagram blok di atas dapat dijelaskan sebagai berikut: LCD akan menampilkan “Verifikasi User” lalu Sensor sidik Jari memberikan inputan berupa sinyal verifikasi user. Inputan tersebut kemudian diproses oleh mikrokontroler, jika Verifikasi benar maka LCD akan menampilkan “Verifikasi Done” dan Rangkaian Relay akan Menghidupkan motor DC untuk membuka pintu ruangan sekaligus menyalahkan lampu ruangan (LED). Sensor gerak akan mendeteksi adanya gerakan (Human Detector) lalu memberikan inputan ke mikrokontroler. Jika dalam waktu 5 menit tidak ada sinyal human detector dari sensor gerak maka otomatis lampu akan mati.

Setelah dibuat diagram blok kemudian dibuat diagram alir sistem untuk mempermudah pembaca dan pembuat sistem itu sendiri untuk dapat memahami langkah-langkah serta kemungkinan-kemungkinan dari beberapa keputusan seperti pada gambar berikut.

Perancangan Prototipe

Prototipe Akses kontrol ruangan menggunakan sensor sidik jari berbasis mikrokontroler ATMega 328P. Bahan dalam perancangan prototype terbuat dari akrilik / mika.

Prototipe akses kontrol ruangan

Perancangan Perangkat Lunak(software)

Pada perancangan perangkat lunak yaitu menggunakan software Arduino IDE 1.0.5 yang digunakan untuk menuliskan listing program dengan menggunakan bahasa pemrograman C dan mengkompilasi file program menjadi file heksa. File heksa yang dihasilkan setelah proses kompilasi tersebut akan dimasukkan ke dalam mikrokontroler, sehingga mikrokontroler akan bekerja sesuai dengan perintah yang ada pada memori flash. Sehingga dapat mengontrol Sensor sidik jari, sensor gerak, dan motor DC dalam sistem akses kontrol ruangan.

Adapun Langkah untuk menjalankan perangkat lunak dengan Arduino IDE adalah membuka program utama, konfigurasi port koneksi untuk mikrokontroler menggunakan port komunikasi serial, import library dan penulisan listing, kompilasi program dan pengisian mikrokontroler.