Kontrol Instalasi Listrik Menggunakan Arduino dan Infrared

Tutorial ini memaparkan penerapan mikrokontroler ATmega328P pada Arduino untuk mengendalikan sistem instalasi listrik. Purwarupa dirancang dapat mengendalikan empat lampu penerangan, satu alaram, dan satu kipas angin. Pengontrolan dilakukan secara nirkabel melalui media komunikasi infrared. Desain perangkat keras maupun perangkat lunak dari peralatan otomasi yang digunakan akan dibahas secara terstruktur. 

Permasalahan dan signifikansi

Pertumbuhan ekonomi dan populasi global mengakibatkan kebutuhan energi dunia mengalami peningkatan, hal ini menyebabkan berbagai negara di belahan dunia terus menambah jumlah pembangkit listrik baru, termasuk di Indonesia dimana pemerintah mengantisipasi permasalahan serupa dengan mencanangkan program 10.000 MW [1]. Namun penambahan jumlah pembangkit listrik secara massif juga memberikan kontribusi yang negatif karena sistem kelistrikan merupakan salah satu penyumbang terbesar emisi gas CO2 dunia [2], hal ini dapat bertambah buruk apabila pembangkit tersebut memanfaatkan energi konvensional seperti bahan bakar fosil sebagai bahan bakarnya. Selain penambahan jumlah pembangkit energi listrik, konservasi energi atau penghematan penggunaan energi merupakan salah satu solusi sederhana yang dapat diterapkan untuk mengurangi pertumbuhan kebutuhan energi listrik. Integrasi sistem kendali nirkabel untuk mengkontrol beban listrik dinilai sebagai salah satu cara yang efektif dalam upaya konservasi energi.

Kendali nirkabel dapat menjadi sarana yang mempermudah user dalam mengendalikan konsumsi energi listrik. Dalam tutorial ini dipaparkan perencanaan sistem kontrol nirkabel untuk mengontrol beban listrik seperti lampu, pendingin ruangan, ataupun beban listrik terpasang pada stop kontak.

Teknik dan algoritma
Rangkaian percobaan yang dilakukan pada tutorial ini terlihat seperti gambar 1 dan dirangkai dengan ketentuan tabel 1 berikut:

Tabel 1. Konfigurasi pin mikroprosesor pada Arduino

No	Peralatan	Pin
1	Penerima infrared	11
2	LED 1	6
3	LED 2	7
4	LED 3	8
5	Lampu DC	9
6	Alaram	10
7	Kipas angin	11

Gambar 1. Purwarupa instalasi listrik dan kontrol infrared

LED dapat dipasang secara langsung pada pin arduino karena hanya membutuhkan arus dalam jumlah kecil. Berbeda dengan lampu DC, kipas, dan alaram, peralatan ini membutuhkan arus yang relatif besar sehingga harus melalui rangkaian pull-up terlebih dahulu. Rangkaian pull-up yang populer adalah dengan menggunakan relay, sedangkan pull-up menggunakan MOSFET dapat digunakan untuk peralatan DC.

(a)                                                (b)

Gambar 2 Rangkaian pull-up sederhana (a) menggunakan relay (b) menggunakan MOSFET

Pada IDE Arduino Uno dapat digunakan program berikut

#include <IRremote.h>
int RECV_PIN = 11;
const int out1 = 7;
const int out2 = 6;
int a=0;
int b=0;

IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;

void setup() {

Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
pinMode(out1, OUTPUT);
pinMode(out2, OUTPUT);
}

void loop() {
if (irrecv.decode(&results)) {
Serial.println(results.value);
irrecv.resume(); // Receive the next value
}

delay(100);
if (results.value==16732845 && a==0){
digitalWrite(out1, HIGH);
a=1;
results.value=0;}
if (results.value==16732845 && a==1 ){
digitalWrite(out1, LOW);
a=0;
results.value=0;}
if (results.value==16718055 && b==0 ){
digitalWrite(out2, HIGH);
b=1;
results.value=0;}
if (results.value==16718055 && b==1 ){
digitalWrite(out2, LOW);
b=0;
results.value=0;}
}

Agar perangkat lunak dapat berjalan, diperlukan tambahan library IRremote.h. yang dapat diunduh secara gratis pada situs Github. Program tersebut diset untuk mengontrol dua buah output yakni out1 dan out2, walau demikian masih dapat dilakukan penambahan jumlah output dengan memanfaatkan pola yang sama. Program tersebut diset untuk memproses data infrared yang spesifik misalnya

results.value==16732845;

nilai 16732845 didapatkan dengan cara reverse engineering, yakni mempelajari terlebih dahulu kode spesifik yang diberikan suatu remote control untuk tombol tertentu, metode ini dibahas lebih jelas dalam bagian kajian infrared selanjutnya.

Potensi Aplikasi

Pengontrolan berbasis Infrared dapat diaplikasikan sebagai pengontrolan nirkabel pada berbagai peralatan. Selain itu sistem instalasi listrik dengan kontrol infrared dapat digunakan dan dikembangkan sebagai instalasi pada smart home.

Kesimpulan dan Saran

Kendali nirkabel bertujuan agar user dapat dengan mudah mengendalikan konsumsi energi listrik. Dalam laporan ini sistem kontrol nirkabel menggunakan infrared diaplikasikan untuk mengendalikan beban listrik. Prototype telah berhasil dites, LED sebagai beban dipasang secara langsung pada pin arduino, sedangkan lampu DC, kipas, dan alaram, dikontrol melalui rangkaian pull-up terlebih dahulu. prototype ini menggunalan Relay dan MOSFET sebagai rangkaian pull-up.

Referensi

M. Ikhsan, Yuwaldi Away, 2014. Teknik Otomasi untuk Reduksi Konsumsi EnergiBerbasis Mikrokontroler ATmega328P danKomunikasi Infrared. Seminar Nasional Teknologi Rekayasa 1, Tapaktuan (link)