3.1 Kebutuhan Perangkat Keras a. HP Android
Hp Android yang digunakan setidaknya memiliki spesifikasi antara
lain :
a) Google Android 4.1 (Jelly Bean) b) Prosesor 1 GHz Qualcomm
c) Fungsionalitas Hotspot Wi-Fi dan Wi-Fi®
d) RAM: 512MB
e) Layar sentuh
Router yang digunakan harus memiliki koneksi wifi dengan
jangkauan tertentu yang dapat diakses oleh Hp android dan memiliki
system keamanan agar terhindar dari gangguan luar.
a) WIRELESS STANDARDS : IEEE 802.11n*, IEEE 802.11g, IEEE
802.11b
b) EXTERNAL POWER SUPPLY : 9VDC / 0.6A
c) ANTENNA : 5dBi Fixed Omni Directional
d) FREQUENCY : 2.4-2.4835GHz
e) WIRELESS FUNCTIONS : Enable/Disable Wireless Radio, WDS
Bridge, WMM, Wireless Statistics
f) WIRELESS : 64/128/152-bit WEP / WPA / WPA2,WPA-PSK /
WPA2-PSK
c. Arduino Uno
Arduino memiliki bermacam – macam jenis dan spesifikasi pada kesempatan kali ini mikrokontroler yang di gunakan adalah arduino uno yang
memiliki spesifikasi antara lain :
a) Chip dari ATMEL, ATMega dan Microcontroller memiliki chip 328,
1280, 2560
b) Program interface (biasanya USB) dapat connect dengan personal
komputer menggunakan Arduino IDE software
c) Power input berasal dari USB, baterai atau power supply sebesar 9
volt
d) Dapat connect dengan berbagai macam perangkat external baik itu
e) chip mikrokontroler ATMEL - USB konektor
f) chip USB antarmuka
g) LED yang menampilkan power, TX (pengiriman), RX (penerimaan)
atau L (13 pin) jika aktif
h) konektor external power , bersama dengan sirkuit regulator
i) tombol reset untuk merestart program apapun yang sedang berjalan
pada board
d. Arduino Ethernet Shield
Arduino Ethernet Shield merupakan produk dari arduino yang kompitable
dengan arduino uno. Ethernet shield berfungsi untuk menghubungkan
mikrokontroler dengan router wifi dimana Ethernet Shield memiliki soesifikasi
antara lain :
a) chip Wiznet W5100 dengan internal buffer 16 Kb, kecepatan koneksi
10 / 100Mb (Fast-Ethernet).
b) Papan ini terhubung dengan Arduino melalui port SPI. Dapat
mendukung hingga 4 koneksi simultan.
c) tersedia slot micro-SD card yang dapat digunakan untuk menyimpan
file yang akan disajikan ke jaringan. microSD card reader ini dapat
diakses melalui SD Library (juga sudah tersedia di Arduino IDE)
e. Arduino Relay Shield
Arduino Relay Shield merupakan produk yang sama dari arduino yang
kompitable dengan arduino. Relay shield memiliki spesifikasi antara lain :
Electromagnetic Relays (EMRs) terdiri dari kumparan/ coil untuk
menerima sinyal tegangan tertentu, dengan satu set atau beberapa
kontak yang terhubung pada armature/tuas yang diaktifkan/digerakkan
oleh kumparan energi untuk membuka atau menutup sirkuit listrik
sebagai hasil dari proses relay tersebut.
b) Pin input yang terdiri dari 4 pin input, 1 pin power 5 volt dan 1 pin
untuk ground.
f. Lampu
Lampu yang akan digunakan adalah lampu yang bisa di gunakan di
rumah-rumah yang berdaya 220 volt.
g. Resistor
Resistor yang akan digunakan adalah resistor yang paling kecil yang
berfungsi untuk membagi kuat arus listrik ke sensor cahaya.
h. Sensor Cahaya
Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah
seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada
disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han semikonduktor
seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh
menyebabkan lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
i. Arduino IDE
Arduino sebenarnya adalah perangkat lunak IDE (Integrated Development
aplikasi mikrokontroler mulai dari menuliskan source program, kompilasi, upload
hasil kompilasi, dan uji coba secara terminal serial. Arduino ini bisa dijalankan di
komputer dengan berbagai macam platform karena didukung atau berbasis Java.
Source program yang kita buat untuk aplikasi mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly. Penulis menggunakan arduino
berbasis mikrokontroler AVR dilingkungan jenis ATMEGA yaitu ATMEGA 8,
168, 328 dan 2650.
Gambar 3. Arduino IDE
j. Eclipse
Eclipse adalah sebuah IDE (Integrated Development Environment) untuk
mengembangkan perangkat lunak dan dapat dijalankan di semua platform
(platform-independent). Berikut ini adalah sifat dari Eclipse:
a. Multi-platform: Target sistem operasi Eclipse adalah Microsoft Windows, Linux, Solaris, AIX, HP-UX dan Mac OS X.
b. Mulit-language: Eclipse dikembangkan dengan bahasa pemrograman Java, akan tetapi Eclipse mendukung pengembangan aplikasi berbasis bahasa pemrograman lainnya, seperti C/C++, Cobol, Python, Perl, PHP, dan lain sebagainya.
c. Multi-role: Selain sebagai IDE untuk pengembangan aplikasi, Eclipse pun bisa digunakan untuk aktivitas dalam siklus pengembangan
perangkat lunak, seperti dokumentasi, test perangkat lunak,
pengembangan web, dan lain sebagainya.
Eclipse pada saat ini merupakan salah satu IDE favorit dikarenakan gratis dan open source, yang berarti setiap orang boleh melihat kode pemrograman
perangkat lunak ini. Selain itu, kelebihan dari Eclipse yang membuatnya populer
adalah kemampuannya untuk dapat dikembangkan oleh pengguna dengan
komponen yang dinamakan plug-in.
Gambar 3. Eclipse
3.2 Jaringan Komunikasi
Jaringan komunikasi nirkabel atau tanpa kabel (wireless) telah menjadi
jaringan dimana media transmisinya menggunakan udara. Berbeda dengan
jaringan LAN konvensional yang menggunakan kabel sebagai media transmisi
sinyalnya. Saat ini kota – kota besar di Indonesia sudah banyak yang
menggunakan jaringan wireless LAN. Pada pembuatan skripsi kali ini memakai
model jaringan komunikasi server based / wireless infrastructure yang
membutuhkan sebuah komponen kusus yang berfungsi sebagai access point
seperti yang terlihat pada gambar 3.3.
Gambar 3. Jaringan Komunikasi Server Based
Gambar 3. Perancangan Perangkat Keras
Penjelasan dari masing – masing blok pada gambar 3.4 di atas adalah
sebagai berikut :
a. Smartphone Android
Smartphone Android pada tugas akhir ini akan difungsikan seperti halnya
sebuah saklar lampu atau remote control. Smartphone android akan mengirimkan
perintah ke mikrokontroler melalui sebuah router yang menghubungkan keduanya
yang nantinya akan mengeksekusi perintah ke driver lampu. Smartphone harus
memiliki komunikasi wifi.
b. Router
Router adalah media penyambung antara smartphone dan mikrokontroler
agar perintah yang di inputkan melalui smartphone bisa diterima oleh
mikrokontroler melalui media wifi.
c. Mikrokontroler Arduino Uno
Mikrokontroler arduino digunakan untuk menerima perintah yang
dikirimkan melalui smarthphone dan mengeksekusi perintah yang diterima. Untuk
perintah yang diterima dari smartphone yang berupa menyalakan dan
memadamkan lampu, mikrokontroler akan mengubah status di salah satu pin-nya
yang berhubungan dengan lampu yang bersangkutan.
Ethernet shield adalah media penyambung antara mikrokontroler dengan router agar mikrokontroler dapat menerima data melalui wifi.
e. Driver lampu
Driver lampu pada system ini berfungsi untuk menyalakan dan
memadamkan lampu secara langgsung yang di gerakkan oleh relay. Driver akan
memberikan tegangan posiitif ke lampu sehingga lampu menyala, ketika
menerima logika 1 dari mikrokontroler. Sedangkan ketika menerima logika 0,
driver tidak memberikan tegangan, sehingga lampu padam.
f. Sensor cahaya
Sensor cahaya berfungsi untuk memberikan pemberitahuan ke
mikrokontroler dan akan diteruskan ke pengguna android apabila terjadi
kerusakan pada perangkat lampu.
3.2 Perancangan Sistem Perangkat Lunak
Terdapat dua perangkat lunak yang akan dirancang, perangkat lunak
pertama akan diimplementasikan pada smartphone android, dan aplikasi kedua
Gambar 3. Perancangan Perangkat Lunak
3.3 Perancangan Perangkat Lunak Smartphone Android
Agar perangkat lunak dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan, maka
sebelumnya perlu dilakukan analisa kebutuhan terhadap perangkat lunak yang
akan dirancang. Perangkat diharapkan dapat memberikan kemudahan bagi
penggunanya. Diantara lain :
a. Pengguna dapat dengan mudah mengkoneksikan smartphone dengan
router
b. Pengguna dapat dengan mudah mengetahui tombol lampu mana yang
akan dinyalakan atau di padamkan.
c. Pengguna dapat dengan mudah memberikan perintah menyalakan dan
memadamkan lampu.
Berdasarkan analisa kebutuhan diatas, maka dapat disusun algoritma untuk
perangkat lunak pada smartphone android. Berikut adalah algoritmanya:
a. Melakukan pencarian router, pencarian dilakukan dengan melakukan
pencarian terhadap perangkat wifi menggunakan smartphone.
b. Mengkoneksikan smartphone dengan router.
c. Jika smartphone telah terhubung dengan router maka smartphone dapat langsung berhubungan dengan mikrokontroler dan bisa
langusng memeberikan perintah menyalakan atau memadamkan
lampu.
3.4 Flowchart Perangkat Lunak Android
Berikut adalah gambaran flowchart mengenai alur system perangkat lunak
yang akan di kendalikan, dimana terdapat penginisialisasian ip agar perintah dari
aplikasi bisa langsung tertuju pada mikrokontroler dimana ip mikrokontroler sama
dengan ip yang ada pada aplikasi android seperti yang terlihat pada Gambar 3.3
Gambar 3. Flowchart Perangkat Lunak Android (memulai aplikasi hingga lampu ke 2)
Penjelasan flowchart perangkat lunak android adalah sebagai berikut
dimana diawali dengan star kemudian melakukan inisialisasi IP pada
pemrograman android dimana IP di samakan dengan pemrograman
mikrokontroler. Kemudian melakukan proses lampu 1 jika ya melakukan proses
pada lampu 1 maka selanjutnya akan mencatat waktu command sent, lalu lanjut
ke proses menunggu sensor 1 mendapatkan nilai 1 jika ya lampu 1 mendapatkan
nilai 1 maka akan muncul pemberitahuan bahwa lampu on dan mencatat waktu
respond reciv tetapi jika tidak proses akan dilanjutkan ke proses menunggu waktu
time out hingga 7500 ms kemudian setelah menunggu hingga 7500 ms akan
muncul pemberitahuan bahwa lampu off, setelah lampu off atau time out yang
berarti sensor cahaya tidak mendapatkan cahaya dari lampu yang dinyalakan,
yang di kirimkan sebagai nilai 1 maka proses berlanjut ke end. Setelah didapatkan
command sent dan respon reciv maka waktu respon reciv di kurangi dengan waktu command sent yang nantinya akan mendapatkan waktu delay yang dicari.
Jika tidak memilih lampu 1 maka akan lanjut ke lampu selanjutnya. Proses yang
dilakukan setiap lampu sama seperti proses lampu 1 yang dapat di lihat pada
Gambar 3. Flowchart Perangkat Lunak Android (lampu 3 hingga lampu 4)
Aplikasi android memiliki inisialisasi IP yang sama dengan mikrokontroler
dimana pengiriman data dapat lansung diterima oleh IP tersebut melalui router.
Setelah itu terdapat menu lampu yang terdiri dari 4 lampu dimana masing
memiliki sensor cahaya sendiri-sendiri. Jika menu lampu 1 di klik dimana akan
memberikan perintah satu kepada mikrokontroler, disaat memberikan perintah
aplikasi akan mencatat waktu perintah pengiriman (command sent) dan aplikasi
android akan menunggu balasan dari sensor cahaya yang terdapat pada lampu
yang bersangkutan (sensor cahaya pada lampu 1) yang akan memberikan perintah
balik berupa node 1 ketika sensor cahaya mendapatkan cahaya yang berarti lampu
telah menyala. Seketika itu aplikasi akan mencatat waktu pemberitahuan balik
(response recv). Ketika data telah di dapat aplikasi akan menghitung dengan
perhitungan (response recv – command sent) yang akan menghasilkan waktu
delay yang di cari. Jika lampu tidak berhasil menyala selama 7500 ms maka akan
muncul pemberitahuan bahwa koneksi ke lampu gagal. Setiap lampu memiliki
sensor cahaya sendiri-sendiri.
3.5 Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler
Perangkat lunak diharapkan dapat memberi fasilitas – fasilitas sebagai
berikut:
a. Menyalakan dan memadamkan lampu sesuai perintah pengguna.
b. Dapat menerima pemberitahuan dari sensor cahaya dan di teruskan ke
media android.
Dari analisa kebutuhan di atas dapat disusun suatu algoritma perangkat
Didalam mikrokontroler di masukkan ip sesuai seperti yang diinginkan
untuk mengarahkan data agar tepat pada mikrokontroler yang dituju ketika di
berikan perintah dari device android. Ketika mikrokontroler mendapatkan perintah
menyalakan lampu yang perintahnya diinisialisasikan sebagai 1 dan perintah
memadamkan lampu diinisialisasikan dengan angka 0. Maka jika pengguna
memberikan perintah menyalakan lampu “A” maka mikrokontroler harus bisa
menyalakan lampu sesuai perintah yang dimana posisi lampu disesuaikan dengan
penginisialisasiannya. Penginisialisasi lampu di sesuaikan dengan pin output
yang digunakan Setelah pengguna memberikan perintah menyalakan lampu maka
selanjutnya menunggu sensor mengirimkan pemberitahuan, ketika sensor cahaya
mendapatkan nilai cahaya dari lampu yang dinyalakan maka akan dikirimkan ke
mikrokontroler, jika mikrokontroler mendapatkan perintah berupa 1 dari sensor
lampu maka lampu dinyatakan berhasil menyala dan mikrokontroler mengirimkan
kembali ke media android melalui router berupa pemberitahuan lampu telah
menyala. Tetapi jika lampu mengalami masalah atau lampu rusak dan tidak dapat
menyala selama waktu time out yaitu 7500 ms maka akan muncul pemberitahuan
jika koneksi ke lampu gagal.
3.6 Flowchart Perangkat Lunak Mikrokontroler
Pada Gambar 3.8 dan Gambar 3.9 dapat dilihat flowchart perangkat lunak
mikrokontroler dimana terdapat penginisialisasian yang sama pada perancangan
Gambar 3. Flowchart Perangkat Lunak Mikrokontroler (start hingga eksekusi lampu 1)
Gambar 3. Flowchart Perangkat Lunak Mikrokontroler (eksekusi lampu 2 hingga eksekusi lampu 4)
Seperti yang di jelaskan pada program android bahwa mikrokontroler dan
memiliki inisialisasi IP juga memiliki inisialisasi output dan input untuk
menandakan pin mana saja yang digunakan untuk output dan input. Pin output
untuk pin lampu sedangkan pin input untuk pin sensor cahaya untuk memberikan
pemberitahuan balik. Setiap 1 lampu memiliki 1 sensor cahaya. Pada aplikasi
mikrokontroler di tetapkan time out selama 7500 ms untuk memberikan batasan
delay terlama jika sensor cahaya tidak menerima cahaya yang menandakan lampu tidak menyala atau dalam kindisi rusak. Jika lampu 1 memberikan nilai 1 maka
relay high atau menyala setelah itu menunggu balasan dari sensor cahaya, jika
sensor cahaya mendapatkan cahaya dari lampu maka sensor cahaya akan
memberikan node 1 yang berarti lampu telah menyala. Begitu pula dengan lampu
lainnya.
Simbol-simbol yang dipakai pada pembuatan flowchart antara lain : Flow Direction symbol
Yaitu simbol yang digunakan untuk menghubungkan antara simbol yang satu dengan simbol yang lain. Simbol ini disebut juga connecting line.
Ter minator Symbol
Yaitu simbol untuk permulaan (start) atau akhir (stop) dari suatu kegiatan
Connector Symbol
Yaitu simbol untuk keluar – masuk atau penyambungan proses dalam lembar / halaman yang sama.
Processing Symbol
Simbol yang menunjukkan pengolahan yang dilakukan oleh komputer
Simbol Decision
Simbol pemilihan proses berdasarkan kondisi yang ada.
Simbol Input-Output
Simbol yang menyatakan proses input dan output tanpa tergantung dengan jenis peralatannya
Simbol Manual Input
Simbol untuk pemasukan data secara manual on-line keyboard
Simbol Display
Simbol yang menyatakan peralatan output yang digunakan yaitu layar, plotter, printer dan sebagainya.
Gambar 3. Skema Perangkat Keras
Skema perangkat keras untuk menjelaskan alur rangkaian pada perangkat
keras yang telah di rangkai yang terdiri dari board arduino, board relay, lampu,
dan router. Keterangan kabel :
Merupakan kabel output yang menuju ke pin input di rangkaian
relay.
2. Kabel merah
Merupakan kabel input dari sensor cahaya yang memerlukan
rangkaian tambahan berupa transistor yang di sambung kan dengan
daya 5 volt dan sebuah ground.
3. Kabel kuning
Merupakn kabel power untuk rangkaian relay yang membutuhkan
daya 5 volt dan sebuah ground.
4. Kabel biru
Merupakan kabel dari relay yang salah satu dari relay
menyambung ke lampu dan yang satu lagi menyambung ke power (+).
Kemudian dari lampu menuju ke power (-).
5. Kabel ungu
Merupakan kabel LAN yang menyambung ke router, dan kabel
dari router yang menyambung ke power menggunakan adapter. Kabel
power dari arduino yang di sambungkan adaptor untuk mengubah
aliran listrik AC menjadi DC 9 volt.
3.7 Alat yang Dibutuhkan
Alat yang akan dibutuhkan dalam dalam penelitian ini sebagai berikut:
a. Mikrokontroler (Arduino Uno R3)
b. Ethernet shield (Arduino Ethernet Shield)
e. Lampu ( 18 watt, 220 volt )
f. Relay shield ( Arduino Relay Shield dengan 4 relay )
g. Transistor ( 5 volt )
h. Sensor cahaya
i. Kabel Konektor ( male dan female )
j. Adaptor AC – DC ( 9 volt ) 3.7 Skenario Pengujian
Pengujian untuk penelitian ini akan dilakukan dengan cara menghidupkan
dan memadamkan lampu dengan jarak tertentu antara android dengan access point
yang telah tersambung dengan mikrokontroler dengan adanya hambatan ataupun
tidak dengan adanya hambatan. Hambatan yang dimaksud berupa tembok ataupun
berada di ruang yang berbeda. Yang akan dihitung berapa waktu saat memberikan
peintah hingga lampu tereksekusi. Penelitian akan dilakukan hingga perangkat
android tidak bisa terkoneksi dengan access point dan perangkat android tidak bisa mengirimkan perintah menyalakan atau memadamkan lampu. Dengan kata
lain pengujian akan dilakukan hingga lampu gagal hidup dengan jarak dan
hambatan tertentu, pengujiian akan dilakukan sebanyak 20 kali. Jika posisi lampu
mati atau mengalami kerusakan sensor cahaya akan mengirimkan pemberitahuan
bahwa lampu belum menyala.
Indikasi yang akan diuji :
a. Jarak (meter)
b. Jenis hambatan / ruangan
c. Status lampu (menyala/mati)
