PENDETEKSI HUJAN DENGAN KELUARAN MENYALAKAN LAMPU MENGGUNAKAN ATMEGA 328P

 

Pendeteksi Hujan Dengan Keluaran Menyalakan Lampu Menggunakan ATMega 328p

Hikmatul Khafidhoh¹, Muhammad Dimas Puji Prasetyo², Rahmania Bitha Safitri³, Tegar Setya Darda⁴ 

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

Jurnal ini membahas perancangan prototipe sistem otomatis yang mampu merespons perubahan cuaca, khususnya hujan. Sistem ini memanfaatkan mikrokontroler ATmega328P sebagai otak pengendali utama. Sensor hujan digunakan sebagai input utama untuk mendeteksi adanya air. Ketika sensor mendeteksi hujan, mikrokontroler akan memberikan perintah untuk menyalakan lampu secara otomatis.

Proses kerja sistem secara garis besar adalah sebagai berikut: sensor hujan mengirimkan sinyal ke komparator yang akan membandingkan nilai ambang batas yang telah ditentukan. Jika nilai sensor menunjukkan adanya hujan (di bawah ambang batas tertentu), sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroler. Mikrokontroler kemudian memproses sinyal tersebut dan mengaktifkan relay yang menyalakan lampu. Sebaliknya, jika sensor tidak mendeteksi hujan, lampu akan tetap mati.

Keunggulan sistem ini adalah kemampuannya beroperasi secara otomatis tanpa campur tangan manusia, sehingga lebih efisien dalam penggunaan energi dan bermanfaat sebagai penerangan saat cuaca hujan. Sistem ini juga memiliki potensi untuk diintegrasikan dengan sensor lain, seperti sensor cahaya, untuk memastikan lampu hanya menyala saat diperlukan.

Prototipe sistem berhasil merancang mekanisme pendeteksi hujan dengan output menyalakan lampu otomatis berbasis ATmega328P. Sistem ini memiliki potensi besar untuk diaplikasikan pada berbagai lokasi, seperti taman, area parkir, atau jalan setapak. Pengembangan lebih lanjut dapat mencakup penambahan fitur kontrol jarak jauh, integrasi dengan aplikasi monitoring cuaca, serta penggabungan dengan sistem rumah pintar.

Kata Kunci-Lampu Otomatis, Sensor Hujan, ATMega 328p, Mikrokontroller, Sistem Kendali Otomatis

 

I.                   PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Perubahan cuaca yang tidak menentu seringkali menimbulkan berbagai kendala, terutama saat hujan turun secara tiba-tiba. Salah satu dampaknya adalah pencahayaan di luar ruangan yang menjadi tidak memadai, sehingga mengganggu aktivitas manusia. Kondisi ini semakin memprihatinkan di area-area seperti taman, jalan setapak, atau ruang publik lainnya yang memerlukan penerangan memadai saat hujan, terutama di malam hari. Untuk mengatasi masalah ini, dibutuhkan sebuah sistem otomatis yang dapat merespons kondisi cuaca secara real-time, khususnya mendeteksi hujan dan menyalakan lampu secara otomatis.

Penggunaan teknologi berbasis mikrokontroler telah menjadi solusi yang efektif dalam menciptakan sistem otomatisasi. Mikrokontroler seperti ATmega328P menawarkan fleksibilitas dan efisiensi tinggi dalam memproses input dari berbagai sensor. Dalam hal ini, sensor hujan berperan penting sebagai perangkat pendeteksi, yang mampu mengenali keberadaan air hujan dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk memicu aksi tertentu. Dengan memanfaatkan mikrokontroler ATmega328P, sistem pendeteksi hujan dapat dirancang untuk memberikan respons cepat dalam menyalakan lampu saat hujan turun, sehingga meningkatkan kenyamanan dan keamanan di area yang memerlukan pencahayaan.

Proyek ini tidak hanya bertujuan untuk menciptakan sistem yang responsif dan hemat energi, tetapi juga mendukung efisiensi dalam penggunaan sumber daya listrik. Dengan pengoperasian otomatis, sistem ini dapat menyalakan lampu hanya saat dibutuhkan, misalnya saat hujan turun, dan memastikan lampu tetap mati saat tidak ada hujan. Hal ini dapat mengurangi pemborosan energi sekaligus meningkatkan umur perangkat lampu itu sendiri.

Selain itu, pengembangan sistem pendeteksi hujan berbasis mikrokontroler ini memiliki potensi besar untuk diintegrasikan dengan teknologi rumah pintar atau smart lighting systems. Dengan penambahan fitur seperti pengendalian jarak jauh, monitoring kondisi cuaca melalui aplikasi, dan integrasi dengan sensor cahaya, sistem ini dapat menjadi solusi yang lebih canggih dan multifungsi. Proyek ini juga memiliki nilai aplikatif yang tinggi, terutama di wilayah dengan curah hujan tinggi, sehingga memberikan manfaat langsung bagi masyarakat.

Dengan latar belakang tersebut, proyek ini dirancang untuk menjawab kebutuhan akan sistem otomatis yang mampu mendeteksi hujan dan menyalakan lampu secara otomatis, menggunakan mikrokontroler ATmega328P sebagai inti pengendali. Hal ini diharapkan tidak hanya memberikan solusi praktis terhadap masalah pencahayaan, tetapi juga memberikan kontribusi pada pengembangan teknologi otomasi yang lebih luas.

 

B.     RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, terdapat beberapa masalah utama yang menjadi dasar perancangan sistem ini, yaitu:

1.      Bagaimana merancang sistem otomatis yang mampu mendeteksi hujan dan menyalakan lampu secara langsung tanpa campur tangan manusia?

2.      Bagaimana memanfaatkan mikrokontroler ATmega328P untuk memproses input dari sensor hujan dan mengontrol keluaran berupa nyala lampu secara efisien?

3.      Bagaimana memastikan sistem pendeteksi hujan ini bekerja secara akurat, responsif, dan hemat energi dalam berbagai kondisi cuaca?

4.      Bagaimana mengintegrasikan komponen seperti sensor hujan, relay, dan lampu sehingga sistem dapat berfungsi secara andal dalam lingkungan yang nyata?

5.      Bagaimana mengembangkan sistem ini agar memiliki potensi untuk diintegrasikan dengan fitur tambahan seperti sensor cahaya atau teknologi rumah pintar?

 

C.     TUJUAN

Proyek ini bertujuan untuk:

1.      Merancang dan mengembangkan sistem otomatis yang mampu mendeteksi hujan dan menyalakan lampu secara langsung tanpa memerlukan intervensi manual.

2.      Mengimplementasikan mikrokontroler ATmega328P sebagai pengendali utama untuk memproses sinyal dari sensor hujan dan mengaktifkan lampu secara efisien.

3.      Mewujudkan sistem yang akurat, responsif, dan hemat energi dalam merespons perubahan kondisi cuaca, khususnya saat hujan turun.

4.      Mengintegrasikan komponen seperti sensor hujan, relay, dan lampu secara optimal agar sistem dapat berfungsi secara andal dalam berbagai kondisi lingkungan.

5.      Memberikan solusi pencahayaan otomatis yang dapat diadaptasi dan dikembangkan lebih lanjut, misalnya dengan menambahkan fitur seperti sensor cahaya, pengendalian jarak jauh, atau integrasi dengan teknologi rumah pintar.

 

II.                METODOLOGI

Metode pengembangan sistem ini dimulai dengan tahap pertama, yaitu mengidentifikasi kebutuhan sistem otomatis yang mampu mendeteksi hujan dan menyalakan lampu secara langsung. Pada tahap ini, dilakukan pengumpulan informasi mengenai komponen utama, seperti sensor hujan, relay, lampu, dan mikrokontroler ATmega328P. Selain itu, dipelajari pula algoritma kontrol yang relevan untuk sistem ini. Dalam tahap ini, konsep dasar sistem dirumuskan, mencakup cara kerja keseluruhan, komponen yang akan digunakan, serta kriteria kinerja yang diharapkan, seperti respons yang cepat dan efisiensi energi.

Setelah identifikasi selesai, tahap selanjutnya adalah perancangan sistem. Pada tahap ini, diagram blok dibuat untuk menggambarkan alur kerja sistem, mulai dari input sensor hujan hingga pengendalian lampu melalui relay. Komponen elektronik seperti sensor hujan, mikrokontroler ATmega328P, relay, dan sumber daya dipilih berdasarkan kebutuhan sistem. Rangkaian elektronika dirancang dengan memastikan setiap komponen terhubung sesuai fungsinya, termasuk koneksi sensor hujan ke pin input mikrokontroler dan relay ke pin output untuk mengendalikan lampu.

Tahap berikutnya adalah penulisan program untuk mikrokontroler ATmega328P menggunakan bahasa Assembly. Program ini mencakup logika pengambilan keputusan berdasarkan data dari sensor hujan, kontrol aktivasi relay untuk menyalakan dan mematikan lampu, serta penanganan noise atau gangguan dari sinyal sensor. Program dibuat agar mampu bekerja secara efisien dan responsif terhadap perubahan kondisi cuaca.

Setelah program selesai ditulis, dilakukan tahap implementasi, yaitu pembuatan prototipe. Semua komponen dirakit sesuai dengan rancangan rangkaian yang telah dibuat. Program yang telah ditulis diunggah ke mikrokontroler ATmega328P menggunakan perangkat pemrograman seperti USBasp. Setelah perakitan selesai, dilakukan kalibrasi sensor hujan untuk memastikan data yang dihasilkan akurat. Pengujian awal dilakukan untuk memeriksa fungsi dasar sistem, seperti respons sensor terhadap keberadaan air, aktivasi relay, dan nyala lampu.

Tahap selanjutnya adalah pengambilan data dan analisis. Pengujian dilakukan dalam berbagai kondisi lingkungan, seperti hujan ringan, hujan deras, dan tidak ada hujan. Data yang diambil meliputi waktu respons sistem, keandalan pendeteksian hujan, dan efisiensi konsumsi daya. Hasil dari pengujian ini digunakan untuk mengevaluasi kinerja sistem secara keseluruhan.

Tahap terakhir adalah menyimpulkan hasil pengujian dan memberikan rekomendasi. Data yang telah dianalisis digunakan untuk menilai apakah sistem telah memenuhi kriteria yang diharapkan. Kesimpulan dibuat berdasarkan keunggulan dan kelemahan sistem yang ditemukan selama pengujian. Selain itu, disusun rekomendasi untuk pengembangan lebih lanjut, seperti penambahan fitur sensor cahaya, kontrol jarak jauh, atau integrasi dengan teknologi rumah pintar, untuk meningkatkan keandalan dan fungsionalitas sistem.

 

III.             KAJIAN PUSTAKA

Pada Bab ini akan membahas komponen yang digunakan pada projek tersebut.

A.    KOMPONEN

1.      Mikrokontroler ATMega328p

Gambar 1. Mikrokontroler ATMega 328p

ATmega328P adalah mikrokontroler 8-bit berbasis arsitektur AVR buatan Microchip Technology. Mikrokontroler ini menjadi komponen utama pada papan pengembangan Arduino Uno. Dengan konsumsi daya rendah dan performa tinggi, ATmega328P sering digunakan untuk berbagai aplikasi otomasi dan kontrol.

ATmega328P memiliki beberapa fitur utama, antara lain:

1.      Arsitektur AVR 8-bit: Memungkinkan pengolahan data secara cepat dengan set instruksi yang efisien.

2.      Memori: Mikrokontroler ini dilengkapi dengan 32 KB memori flash untuk penyimpanan program, 2 KB SRAM untuk pengolahan data, dan 1 KB EEPROM untuk penyimpanan data non-volatile.

3.      Kecepatan Operasi: Bekerja pada kecepatan hingga 20 MHz dengan sumber clock internal maupun eksternal. Pada Arduino Uno, ATmega328P dikonfigurasi menggunakan clock eksternal 16 MHz.

4.      Pin Input/Output: Terdapat 23 pin I/O digital, yang sebagian dapat dikonfigurasi sebagai pin analog, PWM, atau komunikasi serial.

5.      Komunikasi: Mendukung protokol komunikasi serial seperti UART, SPI, dan I2C, yang memungkinkan integrasi dengan perangkat eksternal.

Pada Arduino Uno, ATmega328P diprogram menggunakan bahasa pemrograman berbasis C/C++ melalui software Arduino IDE. Bootloader bawaan pada ATmega328P mempermudah pengunggahan program tanpa memerlukan perangkat tambahan. Dengan efisiensi dan fleksibilitasnya, ATmega328P menjadi pilihan populer dalam pengembangan sistem otomatisasi, robotika, dan IoT.

2.      Raindrop Sensor dengan Komparatornya

Gambar 2. Raindrop sensor dengan Komparatornya

Raindrop sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan hujan atau tetesan air. Sensor ini bekerja dengan mengukur perubahan resistansi atau tegangan yang terjadi ketika permukaan sensor terkena air. Terdapat dua jenis sensor raindrop: analog dan digital. Sensor analog memberikan sinyal keluaran variabel yang berhubungan dengan jumlah air yang terdeteksi, sedangkan sensor digital menghasilkan sinyal ON/OFF (HIGH/LOW) berdasarkan apakah sensor terkena air atau tidak.

Sensor ini umumnya digunakan dalam aplikasi otomasi, seperti sistem atap otomatis untuk menutup atap saat hujan atau dalam sistem irigasi otomatis untuk menghentikan penyiraman saat hujan turun.

 

3.      LED 3 VOLT

Gambar 3. LED 3V

LED 3 Volt adalah jenis LED yang dirancang untuk beroperasi pada tegangan sekitar 3 volt. LED ini umumnya digunakan dalam rangkaian yang membutuhkan sumber daya rendah dan efisiensi energi tinggi. LED 3 volt biasanya memiliki bahan semikonduktor yang memungkinkan cahaya dipancarkan saat arus listrik melewati mereka pada tegangan sekitar 3V, yang cocok untuk banyak aplikasi, seperti indikator, lampu latar, atau display pada perangkat elektronik.

Karena LED ini memiliki tegangan yang lebih rendah, mereka cocok digunakan dengan sumber daya seperti baterai 3V atau 5V yang dilengkapi dengan resistor pembatas arus untuk mencegah arus berlebih yang dapat merusak LED. Keunggulan LED 3 volt termasuk efisiensi energi, umur panjang, dan ukuran yang kompak.

 

B.     DIAGRAM BLOK

Gambar 4. Diagram Blok

 

C.     DIAGRAM ALIR SISTEM

Gambar 5. Diagram Alir Sistem

 

D.    DIAGRAM PENGAWATAN

 

Gambar 6. Diagram Pengawatan

 

E.     PROGRAM

; Program Assembly untuk ATmega328P ; Sensor Hujan di PD2 ; LED di PD3   .include "m328Pdef.inc" ; File definisi untuk ATmega328P   ; Definisi Pin .equ SENSOR_PIN = 2    ; PD2 (Input dari sensor hujan) .equ LED_PIN = 3     ; PD3 (Output ke LED)   ; Reset Vector .org 0x0000     rjmp RESET          ; Lompat ke rutin RESET   ; Rutinitas Reset RESET:     ; Inisialisasi I/O     ldi r16, 0b00000000 ; PD2 sebagai input     out DDRD, r16       ; Konfigurasi data direction register PORTD         ldi r16, 0b00001000 ; PD3 sebagai output     out DDRD, r16       ; Atur PD3 sebagai output         ; Matikan LED awalnya     ldi r16, 0b00000000     out PORTD, r16     LOOP:     ; Baca sensor hujan (PD2)     in r16, PIND              ; Baca PORTD     sbrc r16, SENSOR_PIN      ; Lewati jika bit SENSOR_PIN = 1 (tidak hujan)     rjmp LED_ON               ; Jika hujan, nyalakan LED         ; Matikan LED     sbi PORTD, LED_PIN        ; PD3 = 0     rjmp LOOP                 ; Kembali ke loop utama     LED_ON:     ; Hidupkan LED     cbi PORTD, LED_PIN        ; PD3 = 1     rjmp LOOP                 ; Kembali ke loop utama

 

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    GAMBAR PROTOTYPE

Gambar 7. Gambar Prototype

B.     CARA KERJA

Projek yang dibuat merupakan program dengan output digital atau lampu menyala saat raindrop sensor terdeteksi / logic 1, dan akan mati saat raindrop sensor tidak terdeteksi / logic 0. Jadi saat turun hujan terdeteksi se-sedikit pun raindrop sensor langsung memberikan sinyal ke komparatornya lalu komparator akan mengirim output digital ke Atmeganya untuk memberi perintah menyalakan lampu. Begitu pula saat tidak terdeteksi hujan maka raindrop sensor akan memberikan sinyal ke komparator dan komparator akan memberikan output digital ke Atmega dengan logic 0 lalu lampu akan mati.

     V.                KESIMPULAN

Proyek pendeteksi hujan dengan keluaran menyalakan lampu menggunakan mikrokontroler ATmega328P telah berhasil dirancang dan diimplementasikan. Sistem ini mampu mendeteksi keberadaan hujan secara otomatis melalui sensor hujan yang memberikan sinyal kepada mikrokontroler untuk menyalakan atau mematikan lampu. Dengan respons yang cepat dan tanpa memerlukan intervensi manual, sistem ini efisien dalam pengelolaan energi serta bermanfaat sebagai penerangan saat kondisi hujan.

Prototipe yang dikembangkan menunjukkan potensi besar untuk diterapkan di berbagai lokasi, seperti taman, area parkir, atau jalan setapak, terutama di wilayah dengan curah hujan tinggi. Sistem ini juga memiliki fleksibilitas untuk dikembangkan lebih lanjut, misalnya dengan menambahkan fitur kontrol jarak jauh, integrasi dengan teknologi rumah pintar, atau sensor tambahan seperti sensor cahaya untuk meningkatkan efisiensi dan fungsionalitas.

Melalui pendekatan ini, sistem pendeteksi hujan berbasis ATmega328P tidak hanya memberikan solusi praktis terhadap masalah pencahayaan, tetapi juga menjadi kontribusi signifikan dalam pengembangan teknologi otomasi yang cerdas dan hemat energi.

VI.             REFERENSI

Darsono, H., & Wahyudi, T. (2019). Desain Sistem Otomatisasi Berbasis Mikrokontroler dengan Sensor Hujan. Jurnal Teknik Elektro, 12(2), 45-52.

Setiawan, A., & Hidayat, M. (2018). Pemrograman Mikrokontroler AVR dengan Bahasa Assembly. Jakarta: Penerbit Teknik Elektronika.

 

VII.          LINK PPT

https://www.canva.com/design/DAGY3M6_7m0/-G_OSzadz6xDsv2XwlkAcQ/edit?utm_content=DAGY3M6_7m0&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

 

VIII.        LINK YOUTUBE

 https://youtu.be/ZEDyiXU-gmU?si=oWkcaZmIoWXsQCBH