Upload
vuongque
View
227
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Bab ini akan menjelaskan perancangan sistem keamanan rumah.
Rancangan sistem ini secara keseluruhan mencakup rancangan perangkat keras
(hardware) dan perangkat lunak (software). Rancangan perangkat keras berisi
penjelasan perancangan komponen perangkat keras yang digunakan dalam
sistem ini. Sedangkan perancangan perangkat lunak berisi perancangan program
dalam sistem keamanan rumah. Keterkaitan antar komponen dalam sistem ini
ditunjukan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram blok sistem secara keseluruhan
Gambar 3.1 menjelaskan mikrokontroler Arduino UNO bertindak sebagai
pusat pengontrol sistem. Mikrokontroler mendapatkan masukan dari sensor PIR,
RFID sistem dan. Ketika sensor PIR mendeteksi suatu gerakan, maka sistem RFID
baru aktif. Setelah aktifnya sistem RFID tersebut, maka mikrokontroler akan
mengolah sistem. Ketika ada tag RFID yang terdeteksi, maka mikrokontroler
29
MICROCONTROLLER
Arduino uno
RFID Reader
PIR
LCD
GPRS Shield
Tag RFID
Relay Solenoid
Antena
akan memberikan keluaran berupa terbukanya slot solenoid pintu secara otomatis.
Tetapi jika ketika sistem RFID sudah aktif namun tidak ada tag yang terdeteksi
maka mikrokontroler akan memberikan keluaran berupa SMS pemberitahuan. Setiap
kondisi yang terjadi dari sistem ini juga tertampil pada display LCD.
3.1. Perancangan Perangkat Keras (hardware)
Perancangan perangkat keras pada sistem keamanan pintu rumah ini
meliputi peracangan modul pintu itu sendiri yang terdiri dari sensor PIR,
RFID, Mikrocontroller Arduino UNO, GPRS Shield, solenoid, dan relay.
3.1.1. Rangkaian power supply
Sebuah rangkaian elektronika yang terdiri dari komponen-komponen aktif
seperti IC dan transistor, agar dapat bekerja maka diperlukan sebuah sumber catu
daya.Modul mikrokontroller Arduino Uno memerlukan tegangan untuk catu daya
sebesar 12 volt seperti gambar 3.2.
Pembuatan rangkaian power supply
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply Mikrokontroller Arduino Uno
30
3.1.2. Rangkaian RFID
RFID adalah untuk membaca rangkaian kode-kode yang terdapat pada tag
card. Variasi kode dari tag card mencakup nilai 1-9 dan huruf A-Z sehingga setiap
tag card kecil kemungkinan berkode sama. Prinsip kerja alat ini sangatlah
sederhana, yaitu modul RFID RDM6300 terdapat antena yang mana antena ini
merupakan reader atau alat pembaca tag card, sehingga tag card harus didekatkan
ke antenna ini, antenna modul ini berupa lilitan yang membentuk persegi panjang,
dari antenna tersebut data dikirimkan ke bagian penerjemah input yang telah
terdapat pada modul, dari modul RDM6300 data dikirimkan ke mikrokontroller
melalui port RX dan TX
Tabel 3.1 Spesifikasi dan Parameter
31
Modul RFID RDM6300 ini memliki dua buah jenis mode output yaitu output TTL
interface RS232 data format dan WEIGAND, sehingga harus teliti didalam
pengaturan konfigurasinya, untuk mode output pada alat yang akan dibuat adalan
mode TTL interface data format. Untuk setting-an kedua mode output tersebut
seperti tabel 3.2
Tabel 3.2 Settingan untuk menentukan mode output yang digunakan
Gambar 3.3 RangkaianRFID
32
3.1.3. Rangkaian GPRS Shield
GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield
merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino Anda. Beroperasi pada
frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman
suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini
dikendalikan menggunakan AT commands (GSM 07.07 ,07.05 dan SIMCOM
enhanced AT Commands). Kompatible dengan board Arduino UNO,
Duemilanove, Seeeduino, dan Mega, dan Arduino kompatible lainnya.
Gambar 3.4 Board GPRS Shield
Beberapa fitur tambahan pada versi terbaru GPRS shield ini adalah adanya
soft reset yang memudahkan saat inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield lebih
mudah. Lalu tersedia slot baterai pada bagian belakang shield. Catatan saat
membuat sketch, setting baud-rate tidak kompatible pada 19200, jadi dapat
menggunakan pada baud-rate yang lain.
33
Gambar3.5 Rangkaian GPRSQuadband Shield V2.0
Perbedaan dengan versi sebelumnya adalah antenna yang dibuat compact,
sehingga tidak memerlukan ruang yang besar dan konsumsi daya yang sangat
rendah.
Spesifikasi
Kompatible dengan Arduino UNO, DFRduino UNO, Seeeduino, Arduino
Mega, dll
Selectable interface between hardware serial port and software serial port
Quad band support: 850/900/1800/1900MHz
Support TCP/UDP protocols
Full control via AT commands set: Standard - GSM 07.07 & 07.05 and
Enhanced - SIMCOM AT Commands
2-in-1 headset jack
Convenient external SIM card holder
Low power consumption: 1.5mA(sleep mode)
34
Gambar 3.6 PinGPRS Shield
Gambar 3.7 RangkaianGPRS Dengan Arduino
Pada gambar 3.7 di atas bahan yang dibutuhkan untuk menggabungkan GPRS
Shield dengan Arduino adalah:
Arduino UNO Simple Pack, atau board Arduino kompatible lainnya
GPRS Shield V2.0
35
SIM Card
Battery 2200mAh 7.2V
Kabel USB
3.1.4. Rangkaian LCD
Pada alat sistem keamanan rumah ini LCD yang digunakan adalah 16X2
seperti gambar yang dibawah ini.
Gambar 3.8 LCD 16X2
Tabel 3.3 Pin rangkaian LCD
PIN ASSIGMENTPin no Symbol Function
1 Vss Power Suply (GND)2 Vdd Power Suply (+)3 Vo Contrast Adjust4 RS Register select signal5 R/W Data read / write6 E Enable signal7 DB0 Data bus line8 DB1 Data bus line9 DB2 Data bus line10 DB3 Data bus line11 DB4 Data bus line12 DB5 Data bus line13 DB6 Data bus line14 DB7 Data bus line15 A Power supply for LED
B/L (+)16 K Power supply for LED
36
B/L (-)Pin LCD nomor 3 (Vo) adalah untuk contrast lcd tersebut yang akan kita
hubungkan dengan potensio
Pin LCD nomor 4 (RS) adalah Register Kontrol atau Register Data.
Register kontrol digunakan untuk menulis data ke memori display LCD.
Pin LCD nomor 5 (R/W) untuk memilih data yang digunakan READ atau
WRITE. Karena kebanyakan fungsi hanya perlu menulis data saja ke LCD, maka
dihubungkan ke GND (WRITE).
Pin LCD nomor 6 (ENABLE) digunakan untuk mengaktifkan LCD pada
proses penulisan data ke Register Kontrol dan Register Data LCD.
Gambar 3.9 Rangkaian LCD
Koneksi LCD dengan Board Arduino sebagai berikut:
1. Pin 1 (Vss) dihubungkan dengan pin ground arduino
2. Pin 2 (Vdd) dihubungkan dengan pin 5v Arduino
3. Pin 3 (Vo) dihubungkan dengan potensio
4. Pin 4 (RS) di sambungkan dengan pin Arduino digital pin 12
37
5. Pin 5 (R/W) dihubungkan dengan pin ground Arduino
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 11
7. Pin 11 (DB4) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 5
8. Pin 12 (DB5) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 4
9. Pin 13 (DB6) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 3
10. Pin 14 (DB7) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 2
11. Pin 15 (A) dihubungkan dengan pin 5v arduino
12. Pin 16 (K) dihubungkan dengan pin ground arduino
3.1.5. Perancangan Sensor PIR
Keluaran dari sensor ini berupa kondisi high dan low, di mana high
saat PIR mendeteksi adanya gerakan dan tegangannya mendekati Vcc,
sedangkan ketika PIR tidak mendeteksi gerakan, kondisinya menjadi low atau
tidak ada tegangan. Sensor PIR ini hanya terdiri dari 3 kaki yaitu vcc, ground,
dan output.
3.1.6. Relay dan Solenoid
Relay yang digunakan adalah relay 5V, seperti pada Gambar 3.10,
yang digunakan sebagai pengganti saklar otomatis untuk mengontrol solenoid.
Solenoid dalam sistem ini digunakan untuk mengunci pintu. Ketika solenoid
terhubung oleh tegangan, maka solenoid akan mengunci, sedangkan ketika
terputus oleh tegangan maka solenoid akan normally open sehingga pintu bisa
dibuka. Untuk rangkaian relay dan solenoid ini digunakan transistor sebagai
driver relay. Saat basis transistor berlogika 1, atau dialiri arus maka kolektor
38
akan terhubung singkat dengan emiter, sehingga dapat menghubungkan arus
dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung dengan ground.
Dengan demikian, slot solenoid akan menarik. Akan tetapi, jika basis berada
pada logika 0 atau tidak dialiri arus, maka tidak ada arus yang mengalir dari
kolektor ke emitter. Dengan demikian relay tidak mendapat ground, maka
relay akan tetap dalam keadaan membuka. Dalam kondisi ini slot solenoid akan
mendorong sehingga pintu terkunci.
Gambar 3.10 Relay 5 V
3.2 PERANCANGAN SOFTWARE
Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang
akan digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software
lain yang sangat berguna selama penggembangan Arduino.
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan
Java. IDE Arduino terdiri dari:
Editorprogram, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengedit program dalam bahasa Processing.
39
Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroller
tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh
mikrokontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan
dalam hal ini.
Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputerke dalam
memory di dalam papan Arduino.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata
“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya
memiliki arti yang sama.
Contoh tampilan IDE Arduino dengan sebuah sketch yang sedang diedit.
40
Gambar 3.11 IDE Arduino
Perancangan perangkat lunak pada program aplikasi yang menggunakan
software IDE Arduino yang digunakan untuk mengolah data dari sensor PIR,
modul RFID, dan menampilkannya menggunakan LCD. Data diolah oleh
program IDE Arduino melalui mikrokontroler. Sistem terdiri dari set dan reset
solenoid untuk penguncian pintu, kemudian data dari sensor PIR ini diolah
mikrokontroler yang berupa data ADC, yang kemudian ditampilkan oleh LCD
berupa pemberitahuan untuk mendekatkan kartu. Kemudian data dari RFID
yang berupa penerimaan sinyal dari tag RFID dikirim ke mikrokontroler.
Mikrokontroler kemudian mengolah data dengan mencocokkan id yang sudah
terdaftar atau belum terdaftar, Jika tag RFID belum terdaftar maka LCD akan
menampilkan akses ditolak. Sedangkan jika sensor PIR mendeteksi gerakan
namun tidak ada sinyal dari tag yang diterima reader maka program melalui
mikrokontroler dan GPRS Shield akan mengirim SMS pemberitahuan ke suatu
nomor yang sudah ditentukan di dalam program. Handphone User dapat
memerintahkan untuk membuka pintu dengan menggunakan format perintah
“BUKA” jika dalam keadaan darurat. Tag RFID yang sudah terdaftar dapat
membuka kunci dan pintu terbuka kemudian GPRS Shield mengirimkan
sms pemberitahuan bahwa pintu sudah kebuka. Diagram alir program sistem
keamanan pintu rumah ditunjukkan pada Gambar 3.12 berikut ini.
41
Gambar 3.12. Diagram alir program secara keseluruhan
42
43