PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Bab ini membahas menjelaskan perancangan sistem keamanan rumah. Rancangan sistem ini secara keseluruhan mencangkup 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.
Sistem keamanan ini terdiri dari beberapa komponen alat antara lain sensor suara EasyVR Shield s, Arduino Uno R3, solenoid lock door, relay, dan speaker aktif.
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Keamanan
Gambar 3.1 menjelaskan mikrokontroler Arduino Uno R3 berfungsi sebagai pusat pengontrol sistem. Mikrokontroler ini mendapat inputan dari sensor suara EasyVR Shield, sehingga mikrokontroler dapat menjalankan perintah sesuai coding. Apabila inputan suara yang diterima oleh sensor sesuai dengan rekaman yang sudah tersimpan, maka mikrokontroler akan melakukan perintah yang telah
sensor EasyVR
MIKROKONTROLER Arduino Uno
R3
Relay lock door Solenoid
Speaker Aktif
di-coding, antara lain mengaktifkan relay yang berfungsi untuk mengaktifkan solenoid lock door, dan speaker. dan memberikan sinyal pada beberapa port yang akan diintegrasikan ke sistem monitoring sistem keamanan ini.
Gambar 3.2 Flow Chart Prinsip Kerja Sensor EasyVR Shield
Gambar 3.2 menunjukan flowchart sistem pada modul sensor suara EasyVR Shield, yang dikomunikasikan dengan mikrokontroler menggunakan komunikasi serial lewat port 12 dan 13 sebagai RX, TX nya. Untuk menggunakan sensor ini dilakukan perekaman suara terlebih dahulu, yang akan tersimpan pada modul sensor ini sendiri. Apabila sensor mendeteksi suara baik yang sesuai ataupun tidak sesuai dengan suara yang sudah direkam pada sensor sebelumnya maka sensor akan mengirimkan sinyal lewat komunikasi serial pada mikrokontroler.
Inisialisasi komunikasi serial
Rekam dan simpan sample suara Sesuai dengan rekaman suara? Mengirimkan sinyal komunikasi serial YA Tidak
Cek Input Suara Terdeteksi
Mulai
3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Setelah rancangan sistem kontrol alat dirancang maka rancangan tersebut dibuat sesuai dengan rancangan yang telah dirancang sebelumnya. Pada tahapan ini ada beberapa hal yang dilakukan yaitu, rangkaian power supply, mikrokontroler Arduino Uno, EasyVR Shield, relay dengan pengaman optocoupler,speaker, dan solenoid lock door.
3.1.1 Rangkaian Power Supply
Pembuatan power supply ini berfungsi sebagai catu daya untuk Arduino UNO board,. Pada mikrokontroler ardunio juga terdapat regulator yang berfungsi untuk mengubah sumber 12VDC menjadi 5VDC karena mikrokontroler berkerja pada tegangan sebesar 5VDC. Gambar 3.3 menunjukan rangkaian power supply 12V.
Gambar 3.3 Rangkaian power supply 12 Volt Gambar 3.4 Menunjukan rangkaian power supply Arduino Uno
Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply pada Arduino Uno TR1 TRAN-2P3S D1 DIODE 1A D2 DIODE 1A C1 2200u 25V VI 1 VO 3 G N D 2 U1 7812 R1 1k D3 LED C2 100u 16V Q1 TIP41 220VAC 16VDC 16VDC 220VAC 5A VOUT
3.1.2 Minimum Sistem Mikrokontroler Arduino Uno
Rangkaian mikrokontroler berfungsi untuk mengolah informasi yang dihasilkan oleh sensor suara EasyVR Shield, dan menghasilkan perintah untuk mengaktifkan ataupun menonaktifkan port-port yang telah di atur. Rangkaian mikro0kontroler ini menggunakan minimum sistem yang pada awalnya digunakan untuk mendownload listing program dari komputer ke chipset mikrokontroler. Gambar 3.5 menunjukan minimum sistem pada board Arduino Uno.
Gambar 3.5 Minumum sistem Mikrokontroler Arduino Uno
3.1.3 Rangkaian Sensor Suara EasyVR Shield
EasyVR Shield merupakan pembaruan dari generasi sebelumnya, yang dilengkapi dengan shield yang dapat langsung dikoneksikan ke mikrokontroler Arduino Uno, sensor ini dapat digunakan dengan host apa saja dengan UART interface yang didukung dengan tegangan kisaran 3.3 - 5VDC. Microphone yang
terdapat pada EasyVR adalah jenis omnidirectional electret condenser microphone (Horn EM9745P-382) . Gambar 3.6 menunjukan EasyVR shield.
Gambar 3.6 EasyVR shield EasyVR Shield ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Mendukung beberapa bahasa, yaitu English (US), Italian, German, French, Spanish, Japanese.
Mendukung hingga 32 custom Speaker Dependent (SD) trigger atau perintah, bahkan dapat digunakan pada bahasa apapun. 32 custom suara disini bukan bisa menggunakan 32 speaker tetapi dapat menggunakan 32 bahasa yang bisa diubah, jika cocok dengan suara tersebut maka suara yang terekam akan di-trigger. Dan pengertian speaker dependent yaitu hanya suara kita yang bisa, kalau ingin sensor mendeteksinya, maka suaranya harus disamakan dengan suara yang direkam pertama kali.
GUI yang mudah digunakan.
Dapat dihubungkan dengan mikrokontroler dengan koneksi UART (tegangan 3.3 - 5 V)
Mudah diaplikasikan dan didukung oleh dokumentasi yang sederhana
3 x GPIO (IO1, IO2, IO3) dapat dikontrol dengan perintah protokol baru
PWM audio output mendukung speaker 8 ohm.
Sound playback
Kompatible dengan Robonova dan Robozak MR-C3024 controller board.
3.1.3.1 Koneksi Sensor EasyVR Shield dan Ardunio Uno
Untuk mengkomunikasikan antara mikrokontroler Arduino Uno dengan Sensor EasyVR Shield dapat menggunakan dua cara, yaitu:
1. Bridge Mode
Modul dapat dikontrol dengan menggunakan software serial library, dan terhubung dengan serial commander dikomputer, dengan konfigurasi yang sama. Bridge mode adalah salah satu koneksi yang sangat mudah dikoneksikan dengan mikrokontroler ke komputer.
2. Adapter Mode
Modul Arduino Uno dapat digunakan sebagai adaptor USB dengan koneksi pada posisi reset, dan posisi ini dapat dirubah kembali begitu ingin mengontrol modul dari mikrokontroler. Sistem koneksi ini memiliki keuntungan saat terhubung dengan Arduino Uno yang memiiki on-board USB atau serial adapter yang tidak membutuhkan pin input cadangan untuk masuk ke bridge mode dan juga tidak bergantung pada mikrokontloer EasyVR untuk melakukan perintah dari software antara pin masukan, sehingga dapat digunakan untuk memeriksa hardware pada saat terhadi masalah dikoneksi. Gambar 3.7 menunjukan EasyVR shield dengan Arduino Uno R3. Sedangkan untuk koneksi antara sensor suara EasyVR shield dengan speaker menggunakan jack 3.5mm yang sudah ada pada EasyVR sheild.
Gambar 3.7EasyVR Shield dengan Arduino Uno
Untuk mengkoneksikan modul EasyVR Shield dengan Arduino Uno Pin Jumper pada EasyVR Shield dipasang pada SW mode (Software Serial mode) sehingga sistem komunikasi yang digunakan antara keduanay adalah komunikasi serial yang menggunakan pin 12 dan 13. Gambar 3.8 menunjukan pin jumper yang dipasang pada SW mode.
3.1.4 Rangkaian Relay dengan Optocoupler
Driver Relay yang digunakan pada sistem pengaman ini menggunakan rangkaian driver optocoupler. Driver relay ini berfungsi untuk mengalirkan tegangan 12VDC untuk solenoid lock door, dan mengaktifkan speaker aktif. Rangkaian driver relay mengunakan optocoupler sehingga digunakan untuk operasi mikrokontroler akan lebih aman dari gangguan yang disebabkan loncatan tegangan pada relay. Gambar 3.9 adalah skematik driver relay dengan mengunakan optocoupler .
Gambar 3.9 Skematik Rangkaian Relay dengan Optocoupler
3.1.4.1 Koneksi Arduino Uno dengan Modul Relay
Untuk koneksi antara modul relay dengan mikrokontroler Arduino Uno, kaki-kaki digital output dari Arduino menggunakan port 2, dan 6 yang dihubungkan ke in1, dan in2 pada dua buah relay, sedangkan untuk inputan VCC dan ground untuk modul relay menggunakan sumber dari mikrokontroler Arduino Uno dengan output 5VDC dan ground. Relay 1 digunakan untuk mengaktifkan soleoind lock door, dan relay 2 digunakan untuk mengaktifkan speaker. Gambar 3.10 menunjukan koneksi Arduino Uno dengan modul relay.
Gambar 3.10 Koneksi Arduino Uno dengan Modul Relay
3.1.4.2 Koneksi Modul Relay dengan Solenoid Lock Door
Relay 1 digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan solenoid lock door. Pada penggunaanya relay ini menggunakan sambungan NC(Normally Close), karena solenoid lock door sudah aktif sebelumnya, sehingga ketika diberikan input 12VDC maka solenoid lock door nonaktif. Gambar 3.11 menunjukan koneksi relay module dengan
solenoid lock door.
3.1.4.3 Koneksi Modul Relay dengan Speaker Aktif
Relay 2 digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan speaker. Pada penggunaanya relay ini menggunakan sambungan NO(Normally Open). Speaker yang digunakan menggunakan input 5VDC dengan konektor USB. Gambar 3.12 menunjukan koneksi antara modul relay dengan speaker aktif.
VCC GND
Gambar 3.12 Koneksi Modul Relay dengan Speaker Aktif
3.2 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)
Dalam perancangan software ini ada beberapa langkah yang dilakukan seperti setting perintah suara pada EasyVR Shield, transfer output suara pada EasyVR Shield, dan pembuatan software pada Arduino Uno.
3.2.1 Setting Perintah Suara pada EasyVR Shield
Untuk memasukan perintah suara yang diinginkan kedalam modul EasyVR Shield diperlukan software bernama EasyVR commander. Dalam proses setting, modul EasyVR Shield dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Uno dan jumper pada EasyVR Shield diletakan pada PC mode, kemudian lewat mikrokontroler Arduino Uno dihubungkan dengan koneksi USB. Gambar 3.13 menunjukan software EasyVR commander.
Gambar 3.13 Software EasyVR Commander
Modul EasyVR Shield yang telah terhubung dengan PC kemudian diatur ke dalam Group-Group pada software EasyVR Commander sesuai pemrogramannya. Tiap-tiap Group memiliki fungsi eksekusi yang berbeda. Untuk G2 (Group2) digunakan kode untuk ID users, G1(Group1) digunakan kode untuk mengaktifkan sistem keamanan dan mengaktifkan atau menonaktifkan solenoid lock door, dan G16 (Group16) digunakan untuk password users.
3.2.2 Transfer Output Suara pada EasyVR Shield
Tahap ini dilakukan untuk memberikan output suara ketika user sedang menggunakan sistem keamanan. Output suara dialirkan ke speaker aktif untuk membantu user ketika menggunakan sistem tersebut. Suara yang diberikan yaitu "Hello", "Say Your Password" ,"Access Denied", "Access Granted". Untuk melakukan setting ini dibutuhkan software QuickSynthesis 5, EasyVR Commander, . Dalam proses setting, modul EasyVR Shield dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Uno dan jumper pada EasyVR Shield diletakan pada UP mode, kemudian lewat mikrokontroler Arduino Uno dihubungkan dengan koneksi USB. Untuk software QuickSynthesis 5 sendiri sudah terinstal, ketika melakukan instalasi EasyVR Commander, karena installer software ini sudah satu paket dengan installer EasyVR Commander. Gambar 3.14 menunjukan software QuickSynthesis 5
Gambar 3.14 Software QuickSynthesis 5
Modul EasyVR Shield yang telah terhubung dengan PC, kemudian dilakukan setting menggunakan QuickSynthesis 5. Sebelum melakukan setting, disiapkan beberapa rekaman dengan format WAV yang sudah diletakan di folder untuk memudahkan proses setting. Berikut Gambar 3.15 menunjukan hasil setting pada QuickSynthesis 5.
Setelah melakukan setting menggunakan software QuickSynthesis 5, langkah berikutnya adalah memasukan project yang telah dibuat di software QuickSynthesis 5 kemodul EasyVR Shield dengan menggunakan EasyVR Commander, dengan melakukan Update sound table. Gambar 3.16 menunjukan setting untuk software EasyVR Commander.
Gambar 3.16 Setting untuk software EasyVR Commander. Hasil Project
3.2.3 Pembuatan Software untukArduino Uno
Pada pembuatan software Arduino ini dibutuhkan software Arduino IDE. Berikut ini adalah flowcharti dari pembuatan software Arduino.
Inisialisasi kode suara G2
Apakah Kode suara G2 Sesuai
dan terdeteksi
Mikro Arduino memproses data
Lampu indikator aktif speaker aktif
(Hello)
Inisialisasi kode suara G1
Apakah Kode suara G1 benar dan terdeteksi? Tidak Ya Tidak Ya Mulai 1 2
Speaker aktif (access
YA
Gambar 3.17 Flowchart Pembuatan Software Arduino IDE
Langkah pertama Inisialisasi kode suara G2 (Group2). G2 disini digunakan untuk proses pengaktifkan sistem keamanan dan pengamanan pintu. Ada 2 buah kode suara pada G2 yakni "Pengaman,dan aktifkan". Jika salah satu kode suara tadi diucapkan lalu terdeteksi oleh sensor maka sensor akan mengirim sinyal kemikrokontroler Arduino, lalu Arduino akan mengeksekusi kode suara untuk mengaktifkan lampu indikator dan relay untuk mengaktifkan speaker, jika kode yang diberikan adalah "Aktifkan", dan speaker akan mengeluarkan suara "Hello”.
Mikro Arduino memproses data
Lampu indikator aktif, speaker aktif
(Say your password)
selesai Inisialisasi kode suara G16
Apakah Kode suara G1 benar dan terdeteksi?
Tidak
Lampu indikator aktif, speaker aktif
(Access granted)
solenoid lock door aktif
2 1
Speaker aktif (access
Jika kode suara yang diberikan adalah "Amankan" maka solenoid lock door akan nonaktif dan pintu terkunci. Namun jika kode suara tidak terdeteksi, pengguna harus melakukan pengucapan kode suara kembali. Setelah itu pengguna akan melakukan inisialisasi kode suara G1(Group1) yaitu ID users berisi "Adit, dan Lambang", apabila kode suara terdeteksi maka board arduino akan mengeksekusi kode suara untuk mengaktifkan lampu indikator dan speaker akan mengeluarkan suara berupa kata"Say Your Password", namun apabila kode suara yang diberikan tidak sesuai, maka speaker akan mengeluarkan suara berupa kata "Access Denied", dan pengguna harus melakukan pengucapan kode suara kembali. Kemudian pengguna akan melakukan inisialisasi kode suara G16(Group16) yaitu Password setiap user berisi "Pass_Adit, dan Pass_Lambang", apabila kode suara terdeteksi maka mikrokontroler Arduino akan mengeksekusi kode suara untuk mengnaktifkan lampu indikator dan speaker akan mengeluarkan suara berupa kata "Access Granted",dan mengaktifkan relay untuk solenoid lock door sehingga kunci pintu terbuka, namun apabila kode suara yang diberikan tidak sesuai, maka speaker akan mengeluarkan suara berupa kata "Access Denied", dan pengguna harus melakukan pengucapan kode suara kembali.
Bahasa pemrogramanyang digunakan Arduino adalah bahasa C. Untuk membuat program Arduino dan men-upload ke dalam board Arduino, dibutuhkan software Arduino IDE. Gambar 3.17 menunjukan pemrograman software pada Arduino IDE.
Gambar 3.17 Software Arduino IDE
Berikut adalah contoh program arduino yang mengatur kode suara untuk pengaktifan pengamanan ID Users, dan Password
void action() { switch (group) { case GROUP_2: switch (idx) { case G2_PENGAMAN:
// write your action code here digitalWrite(a,LOW); digitalWrite(e,HIGH); digitalWrite(b,LOW); digitalWrite(c,LOW); digitalWrite(d,LOW); digitalWrite(cc,HIGH)
// group = GROUP_X; <-- or jump to another group X for composite commands
break;
case G2_AKTIFKAN:
// write your action code here digitalWrite(e,LOW);
delay(1000);
easyvr.playSound(SND_Hello, EasyVR::VOL_FULL); digitalWrite(b,HIGH);
group = GROUP_1; //<-- or jump to another group X for composite commands break; } } break } }
