RANCANG BANGUN PENGUNCI PINTU LOKER MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS ATMEGA 328P
DENGAN SISTEM PERINGATAN
TUGAS AKHIR
FERANZEDA BEREMA MELIALA 172408062
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
RANCANG BANGUN PENGUNCI PINTU LOKER MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS ATMEGA 328P
DENGAN SISTEM PERINGATAN
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
FERANZEDA BEREMA MELIALA 172408062
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN PENGUNCI PINTU LOKER MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS ATMEGA 328P
DENGAN SISTEM PERINGATAN
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 09 Juli 2020
Feranzeda Berema Meliala Nim : 172408062
RANCANG BANGUN PENGUNCI PINTU LOKER MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS ATMEGA 328P
DENGAN SISTEM PERINGATAN
ABSTRAK
Kecanggihan teknologi semakin berkembang dalam berbagai bidang kehidupan. Hal ini ditandai dengan banyak bermunculan peralatan elektronik yang bermacam-macam bentuk dan fungsinya. Kemajuan teknologi elektronika turut membantu dalam pengembangan sistem keamanan yang lebih baik. Aspek keamanan sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang kehidupan saat ini. Faktor privasi juga turut mempengaruhi akan pentingnya suatu sistem keamanan. Salah satu aplikasi sistem keamanan adalah untuk pengaman pengunci loker menggunakan password.
Loker merupakan tempat penyimpanan barang dimana biasa dipakai pada universitas, sekolah, tempat wisata, perpustakaan, tempat olahraga, ataupun tempat umum lainnya. Kunci pengaman pada pintu loker ini dirancang dengan menggunakan sistem ganda yang bertujuan agar pintu loker hanya dapat dibuka dengan menggunakan password. Password berfungsi sebagai kunci elektroniknya.
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah untuk merancang dan membuat pengunci loker otomatis membuka atau menutup pintu loker dengan kendali akses menggunakan password berbasis Atmega 328P.
Kata Kunci: Atmega 328P,Buzzer, Password, Sistem Pengunci Loker Otomati ,
ABSTRACT
Sophisticated technology is increasingly developing in various fields of life.
This is marked by the emergence of many electronic devices with various forms and functions. Advances in electronic technology also help in the development of better security systems. Security aspects are needed in various fields of life today. The privacy factor also influences the importance of a security system. One of the security system applications is to secure a locker lock using a password. Lockers are a place to store goods which are usually used at universities, schools, tourist attractions, libraries, sports venues, or other public places. The security lock on the locker door is designed using a dual system which aims to allow the locker door to only be opened using a password. The password functions as the electronic key. The purpose of making this tool is to design and make the locker lock automatically open or close the locker door with access control using an Atmega 328P-based password.
Keywords: Automatic Locking System, Atmega 328P, Buzzer, Password
KATA PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini dengan judul Rancang Bangun Pengunci Pintu Loker Menggunakan Password Berbasis Atmega 328P Dengan Sistem Peringatan. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yaitu Kepada:
1. Orangtua tercinta, Jadi Meliala yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moral dan material dan juga motivasi yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Proyek, Saudari saya Cristine Natalia Meliala dan saudara saya Septa Harapenta Meliala yang juga memberikan bantuan berupa moral,material dan motivasi buat saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
2. Bapak Prof.Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si. selaku Seketaris Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Awan Maghfirah S.Si, M.Si selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
6. Seluruh staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Sahabat dan patner saya Firodo Girsang, Herianto Sitorus, Michael Simanjuntak, Rahmat Sinambela, Andre Pasaribu, Samuel Sihotang, Irmala Panjaitan yang telah mendukung, membantu dan memotivasi saya untuk menyelesaikan Tugas Akhir. dan terkhusus untuk orang spesial
8. Rekan Fisika Instrumentasi D-III yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Laporan.
9. Kawan-kawan alumi SMA N 2 KABANJAHE yang telah memberi bantuan berupa motivasi dan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Medan,09 Juli 2020
Feranzeda Berema Meliala
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL
PERNYATAAN ORININALITAS i
LEMBAR PENGESAHAN ii
ABSTRAK iv
ABSTRACK v
PENGHARGAAN vi
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR TABEL ix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB II LANDASAN TEORI 4
2.1 Mikrokontroler 4
2.2 Keypad 4x4 6
2.3 LCD 8
2.4 Solenoid Doorlock 11
2.5 Catu Daya 13
2.6 Relay 16
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 18
3.1 Metodologi Perancangan 18
3.2 Perancangan dan Pembuatan Sistem 19
3.3 Pengujian Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem 30
BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUKURAN 35
4.1 Analisa Hasil Pengukuran 35
BAB V PENUTUP 39
4.1 Kesimpulan 39
4.2 Saran 39
DAFTAR PUSTAKA 40
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Bentuk Fisik Matriks 4 x 4 7
2.2 LCD 9
2.3 Konfigurasi Pin LCD 10
2.4 Bentuk Fisik Solenoid 12
3.1 Diagram Blok 19
3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 328p 20
3.3 Rangkaian Keypad 21
3.4 Rangkaian Power Supply 22
3.5 Rangkaian LCD 23
3.6 Rangkaian Relay sebagai Switching 25
3.7 Rangkaian Buzzer 25
3.8 Rangkaian Keseluruhan Alat 27
3.9 Diagram Alir 28
3.10 Tampilan Jendela Program Arduino AVR 29
3.11 Pengujian Power Supply 31
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
4.1 Pengujian Powwr Supply 35
4.2 Data Pengujian Keypad dan LCD 35
4.3 Data Pengujian Selenoid Doorlock 36
4.4 Pengujian Ketika Passord yang Dimasukkan Benar 37 4.5 Pengujian Ketika Passord yang Dimasukkan Salah 37
1.1 Latar Belakang
Aspek keamanan sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang kehidupan saat ini.
Faktor privasi juga turut mempengaruhi akan pentingnya suatu sistem keamanan.
Kemajuan teknologi turut membantu dalam pengembangan sistem keamanan yang handal. Kecanggihan teknologi semakin berkembang dalam berbagai bidang kehidupan. Hal ini ditandai dengan banyak bermunculan peralatan elektronik yang bermacam-macam bentuk dan fungsinya. Kemajuan teknologi elektronika turut membantu dalam pengembangan sistem keamanan yang lebih baik. Pada awalnya, sistem keamanan yang ada hanya dilakukan secara manual dan kurang praktis dibandingkan dengan sistem teknologi saat ini. Pada zaman modern seperti saat ini, perancangan sistem dibuat semakin rumit agar praktis pengoperasiannya dan sistem keamanannya terjamin. Salah satu aplikasi sistem keamanan adalah untuk pengaman loker.
Loker merupakan tempat penyimpanan barang dimana biasa dipakai pada universitas, sekolah, tempat – tempat wisata, perpustakaan, tempat olahraga, ataupun tempat umum lainnya. Fungsi loker yaitu sebagai tempat penyimpanan. Berdasakan fungsinya tersebut, loker seharusnya memiliki tingkat keamanan yang tinggi karena yang disimpan di dalamnya adalah barang – barang berharga. Keamanan dari sebuah loker sangat bergantung pada kunci pintunya.
Mikrokontroler merupakan sebuah chip atau IC (Integrated Circuit) yang di dalamnya terdapat sebuah prosessor dan sebuah flash memori yang dapat dibaca atau ditulis sampai 1000 kali, sehingga biaya pengembangan lebih murah karena dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan. Salah satu peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis yang dibutuhkan manusia sekarang ini adalah pengaman loker pribadi otomatis. Dengan menggunakan password pada proses pembukaan loker diharapkan keamanan benda dalam loker lebih terjamin.
2
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana prinsip kerja alat dari Rancang Bangun Sistem Pengaman Pintu Loker dengan Kendali Akses Menggunakan Password
2. Bagaimana prinsip kerja modul keypad dan selenoid doorlock .
3. Bagaimana modul keypad dan selenoid doorlock bekerja pada penguncian loker.
1.3 Tujuan
1. Merancang dan membuat suatu sistem keamanan loker dengan sistem keamanan yang dibuat dengan pengidentifikasian akses buka menggunakan password
2. Mempelajari cara kerja Keypad dalam Rancang Bangun Sistem Pengunci Loker Otomatis dengan Kendali Akses Menggunakan password dengan output suara Buzzer.
3. Mengaplikasikan berbagai teori pendukung yang telah didapat di bangku Perkuliahan menjadi sebuah karya nyata berupa sebuah alat
1.4 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah :
1. Output yang dihasilkan berupa tampian LCD dan Buzzer
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATMEGA 328P 3. Jumlah sandi yang digunakan pada pengunci pintu loker sebanyak max 4 Digit
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang perancangan alat, pembuatan rangkaian alat, blok diagram, diagram alir, pengujian alat dan cara kerja pada alat
4. BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, program yang diisikan ke mikrokontroler.
5 BAB V PENUTUP
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang akan datang
BAB II
LANDASAN TEORI
Dalam merancang sebuah peralatan yang cerdas, diperlukan suatu perangkat keras (hardware) yang dapat mengolah data, menghitung, mengingat dan mengambil pilihan. Mikrokontroler merupakan salah satu jawabannya. Vendor dari mikrokontroler ini ada beberapa macam, diantaranya yang paling terkenal adalah Atmel, Motorola dan Siemens.
2.1. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program did umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog- to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program did MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory.
Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler MCS51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan
program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
2.1.1 Jenis-jenis mikrokontroler 1. Mikrokontroler AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. Mikrokontroler AVR merupakan salah satu jenis arsitektur mikrokontroler yang menjadi andalan Atmel. Arsitektur ini dirancang memiliki berbagai kelebihan dan merupakan penyempurnaan dari arsitektur mikrokontroler-mikrokontroler yang sudah ada.
Berbagai seri mikrokontroler AVR telah diproduksi oleh Atmel dan digunakan di dunia sebagai mikrokontroler yang bersifat low cost dan high performance. Di Indonesia, mikrokontroler AVR banyak dipakai karena fiturnya yang cukup lengkap, mudah untuk didapatkan, dan harganya yang relatif terjangkau.
2. Mikrokontroler MCS-51
Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC (Complex Instruction Set Computer). Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler MCS51 buatan Atmel terdiri dari dua versi, yaitu versi 20 kaki dan versi 40 kaki. Semua mikrokontroler ini dilengkapi dengan Flash PEROM (Programmable Eraseable Read Only Memory) sebagai media memori- program, dan susunan kaki IC-IC tersebut sama pada tiap versinya. Perbedaan dari mikrokontroler-mikrokontroler tersebut terutama terletak pada kapasitas memori- program, memori-data dan jumlah pewaktu 16-bit.
3. Mikrokontroler PCI
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. PIC memungkinkan Anda untuk mengontrol perangkat output ketika mereka dipicu oleh sensor dan switch. Program dapat dihasilkan dengan menggunakan diagram alur dalam perangkat lunak komputer, yang kemudian dapat di-download ke dalam chip PIC.
Mereka dapat ditulis ulang sebanyak yang Anda inginkan. Memori jenis ini disebut
6
memori flash. Sebuah mikrokontroler PIC adalah sirkuit terpadu tunggal cukup kecil untuk muat di telapak tangan dan berisi memori pengolahan unit, Jam dan sirkuit Input / Output dalam satu unit. Sebuah mikrokontroler PIC, oleh karena itu, sering digambarkan sebagai komputer dalam sirkuit terpadu. Mikrokontroler PIC dapat dibeli kosong dan kemudian diprogram dengan program kontrol tertentu.
Mikrokontroler PIC juga dapat dibeli dengan pra–diprogram seperangkat perintah yang memungkinkan download langsung dari kabel komputer dan mengurangi biaya peralatan pemrograman.
4. Mikrokontroler ARM
ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32-bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine (sebelumnya lebih dikenal dengan kepanjangan Acorn RISC Machine). Pada awalnya ARM prosesor dikembangkan untuk PC (Personal Computer) oleh Acorn Computers, sebelum dominasi Intel x86 prosesor- Microsoft di IBM PC kompatibel menyebabkan Acorn Computers bangkrut. Melalui izin dari seluruh dunia, arsitektur ARM adalah yang paling umum dilaksanakan 32-bit set instruksi arsitektur. Arsitektur ARM diimplementasikan pada Windows, Unix, dan sistem operasi mirip Unix, termasuk Apple iOS, Android, BSD, Inferno, Solaris, WebOS, Plan 9 dan GNU / Linux.
Advanced RISC Machine awalnya dikenal sebagai Mesin Acorn RISC.
2.2 Keypad 4x4
Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Keypad Matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input.
Sebagai contoh, Keypad Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.
Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler.
Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Modul keypad 3x4 merupakan suatu modul keypad berukuran 3 kolom x 4 baris. Modul ini dapat difungsikan sebagai input dalam aplikasi seperti pengaman digital, absensi, pengendali kecepatan motor, robotik, dan sebagainya. Penggunaan keypad dilakukan dengan cara menjadikan tiga buah kolom sebagai output scanning dan empat buah baris sebagai input scanning.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Keypad Matrix 4 x 4
Cara kerja rangkaian Keypad 3x4:
1. Apabila Kolom 1 diberi logika ‘0’, kolom kedua dan kolom ketiga diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 1, 4, 7, dan *, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
2. Apabila Kolom 2 diberi logika ‘0’, kolom pertama dan kolom ketiga diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 2, 5, 8, dan 0, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
3. Apabila Kolom 3 diberi logika ‘0’, kolom pertama dan kolom kedua diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 3, 6, 9, dan #, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
4. Kemudian kembali ke semula, artinya program looping terus mendeteksi data kolom dan data baris, cara ini disebut scaning atau penyapuan keypad untuk mendapatkan saklar mana yang ditekan. (blog dari Furinkazen.) Konstruksi matrix keypad 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolom dengan keypad berupa saklar push buton yang diletakan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push buton dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4
8
baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama B1, B2, B3, dan B4, kemudian sisi kolom ditandai dengan nama K1, K2, K3, dan K4. Sisi input atau output dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagi input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung programernya
Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) nya pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi inversinya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut
terdeteksi. (Akhriana, dkk)
2.3 Liquid Cristal Display (LCD)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan
prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya.
Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes). LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih.
Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.
LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED).
Gambar 2.2 LCD (Liquid Cristal Display)
Menurut Bintangtyo (2015), LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Cristal Display) dot
10
matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakan LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2×16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.
Konfigurasi pin dari LCD ditunjukkan pada Gambar memiliki karakteristik sebagai berikut:
a. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
b. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor.
c. Terdapat 192 macam karakter
d. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
e. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. Dibangun dengan osilator lokal.
f. Satu sumber tegangan 5 volt.
g. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
h. Bekerja pada suhu 00C sampai 550C.
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin LCD
(Barnet, Cox and Col)
2.4 Solenoid Doorlock
Solenoida atau Solenoid adalah perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerakan. Energi gerakan yang dihasilkan oleh Solenoid biasanya hanya gerakan mendorong (push) dan menarik (pull). Pada dasarnya, Solenoid hanya terdiri dari sebuah kumparan listrik (electrical coil) yang dililitkan di sekitar tabung silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau sebuah Plunger yang bebas bergerak “Masuk” dan “Keluar” dari bodi kumparan. Sebagai informasi tambahan, yang dimaksud dengan Aktuator (actuator) adalah sebuah peralatan mekanis yang dapat bergerak atau mengontrol suatu mekanisme. Solenoid juga tergolong sebagai keluarga Transduser, yaitu perangkat yang dapat mengubah suatu energi ke energi lainnya.
Solenoid sering digunakan di aplikasi-aplikasi seperti menggerakan dan mengoperasikan mekanisme robotik, membuka dan menutup pintu dengan listrik, membuka dan menutup katup (valve) dan sebagai sakelar listrik. Solenoida yang dapat membuka dan menutup katup biasanya disebut dengan Solenoid Valve (Solenoida Katup). Solenoid ini berfungsi sebagai aktuator. Prinsip dari solenoid sendiri akan bekerja sebagai pengunci dan akan aktif ketika diberikan tegangan.
Didalam solenoid terdapat kawat yang melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang akan menarik inti besi ke dalam
Solenoid adalah aktuator yang mampu melakukan gerakan linier. Solenoid dapat berupa elektromekanis (AC/DC), hidrolik atau pneumatik. Semua operasi berdasar pada prinsip-prinsip dasar yang sama. Dengan memberikan sumber tegangan maka solenoid dapat menghasilakan gaya yang linier (Budiharto Widodo, 2006). Contohnya untuk menekan tombol, memukul tombol pada piano, operator katup, dan bahkan untuk robot melompat. Solenoid DC beroperasi pada prinsip- prinsip seperti motor DC. Perbedaan antara solenoid dan motor adalah bahwa solenoid adalah motor yang tidak dapat berputar. Berikut merupakan bentuk fisik solenoid yang digunakan, terdapat pada Gambar berikut :
12
Gambar 2.4 Bentuk Fisik Solenoid
Di dalam solenoida terdapat kawat melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang bisa mendorong inti besi. Poros dalam dari solenoid adalah piston seperti silinder terbuat dari besi atau baja, yang disebut plunger (setara dengan sebuah dinamo). Medan magnet kemudian menerapkan kekuatan untuk plunger ini, baik menarik atau repeling (kembali posisi). Ketika medan magnet dimatikan, pegas plunger kemudian kembali ke keadaan semula.
2.4.1 Jenis-jenis Solenoida (Solenoid)
Solenoid pada umumnya tersedia dalam dua bentuk yaitu Solenoid Linier atau sering dikenal dengan nama Linear ElectroMechanical Actuator (LEMA) dan Solenoid Rotasi (Rotary Solenoid).
1. Solenoida Linier (Linear Solenoid)
Solenoida Linier adalah alat elektromagnetik atau elektromekanis yang mengubah energi listrik menjadi sinyal magnetik atau energi gerakan mekanis. Cara kerjanya sama dengan prinsip kerja Relay Elektromekanis yang dapat dikendalikan dengan menggunakan Transistor, MOSFET dan komponen elektronika lainnya.
Solenoid jenis ini disebut dengan Solenoid Linier karena plunger atau aktuatornya bergerak secara linier. Solenoid Linier ini biasanya tersedia dalam dua bentuk konfigurasi dasar yaitu Solenoid Linier tipe Tarik (Pull Type) yang dapat menarik beban kearah dirinya apabila diberi arus listrik dan Solenoida Linear tipe Dorong (Push Type) yang dapat mendorong beban menjauhi dirinya apabila diberikan arus listrik secukupnya. Pada umumnya, konstruksi dan struktur dasar Solenoid linier Tipe Tarik maupun tipe Dorong adalah sama, perbedaannya hanya terletak di desain Plunger dan arah pegasnya
2. Solenoida Rotasi (Rotary Solenoid)
Kebanyakan Solenoida elektromagnetik yang kita temukan di pasaran adalah perangkat linier yang menghasilkan gaya maju dan gaya mundur secara linier.
Namun ada juga Solenoida yang tersedia dalam bentuk Rotasi yang digunakan untuk menghasilkan gerakan sudut atau gerakan putar (rotasi) dari posisi netral ke posisi searah jarum jam ataupun posisi berlawanan arah dengan jarum jam dengan sudut tertentu. Solenoid jenis Rotasi ini dapat digunakan untuk mengantikan fungsi motor DC kecil ataupun motor stepper yang sudut gerakannya sangat kecil. Berdasarkan sudut gerakannya, Solenoid Rotasi biasanya tersedia dalam sudut gerakan 25⁰ , 35⁰ , 45⁰ , 60⁰ dan 90⁰ . Ada juga yang tersedia dalam bentuk gerakan yang dapat menuju ke sudut tertentu kemudian kembali lagi ke posisi awal (posisi nol), contohnya dari posisi 0 ke 90⁰ kemudian kembali lagi ke posisi 0.
Solenoid ini berfungsi sebagai aktuator. Prinsip dari solenoid sendiri akan bekerja sebagai pengunci dan akan aktif ketika diberikan tegangan. Didalam solenoid terdapat kawat yang melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang akan menarik
inti besi ke dalam. (Akhriana, dkk)
2.5 Catu Daya
Catu daya atau sering disebut dengan Power Supply adalah perangkat elektronika yang berguna sebagai sumber daya untuk perangkat lain. Secara umum istilah catu daya berarti suatu sistem penyearah-filter yang mengubah ac menjadi dc murni. Sumber DC seringkali dapat menjalankan peralatan-peralatan elektronika secara langsung, meskipun mungkin diperlukan beberapa cara untuk meregulasi dan menjaga suatu ggl agar tetap meskipun beban berubah-ubah. Energi yang paling mudah tersedia adalah arus bolak-balik, harus diubah atau disearahkan menjadi dc berpulsa (pulsating dc), yang selanjutnya harus diratakan atau disaring menjadi tegangan yang tidak berubah-ubah. Tegangan dc juga memerlukan regulasi tegangan agar dapat menjalankan rangkaian dengan sebaiknya.
Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya
14
jenis ini, tegangan maupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran.
Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat.
Pencatu daya distabilkan pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme lolos balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan masukan, beban keluaran, maupun dengung. Ada dua jenis yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain:
Pencatu daya linier, merupakan jenis pencatu daya yang umum digunakan. Cara kerja dari pencatu daya ini adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan AC lain yang lebih kecil dengan bantuan Transformator. Tegangan ini kemudian disearahkan dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan, dan di bagian akhir ditambahkan kondensator sebagai penghalus tegangan sehingga tegangan DC yang dihasilkan oleh pencatu daya jenis ini tidak terlalu be rgelombang. Selain menggunakan diode sebagai penyearah, rangkaian lain dari jenis ini dapat menggunakan regulator tegangan linier sehingga tegangan yang dihasilkan lebih baik daripada rangkaian yang menggunakan dioda. Pencatu daya jenis ini biasanya dapat menghasilkan tegangan DC yang bervariasi antara 0 - 60 Volt dengan arus antara 0 - 10 Ampere.
Pencatu daya Sakelar, pencatu daya jenis ini menggunakan metode yang berbeda dengan pencatu daya linier. Pada jenis ini, tegangan AC yang masuk ke dalam rangkaian langsung disearahkan oleh rangkaian penyearah tanpa menggunakan bantuan transformer. Cara menyearahkan tegangan tersebut adalah dengan menggunakan frekuensi tinggi antara 10KHz hingga 1MHz, dimana frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada frekuensi AC yang sekitar 50Hz.Pada pencatu daya sakelar biasanya diberikan rangkaian umpan balik agar tegangan dan arus yang keluar dari rangkaian ini dapat dikontrol dengan baik
Dibawah ini akan kami jelaskan tentang prinsip kerja DC Power Supply atau adaptor:
1. Transformator
Tranformator, transformer atau disingkat dengan trafo yang dipakai untuk DC power supply adalah jenis step down yang berguna untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan komponen elektronika yang ada pada rangkaian adaptor atau DC power supply. Transformator bekerja atas dasar prinsip induksi elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama brebentuk lilitan yakni lilitan primer dan juga lilitan sekunder. Lilitan primer adalah input transformator, sedangkan yang menjadi output adalah lilitan sekunder. Meski tegangan sudah diturunkan, output dari transformator masih berbentuk arus bolak balik atau arus AC yang harus diproses lebih lanjut.
2. Rectifier
Rectifier atau penyearah gelombang merupakan rangkaian elektronika dalam power supply atau catu daya yang berguna untuk mengubah gelombang AC menjadi gelombang DC sesudah tegangan diturunkan transformator step down. Rangkaian rectifier umumnya terdiri dari komponen dioda dan terdapat dua jenis rectifier dalam power supply yakni half wave rectifier yang hanya memiliki 1 komponen dioda dan full wave rectifier yang memiliki 2 atau 4 komponen dioda.
3. Filter
Dalam rangkaian DC power supply, filter atau penyaring berguna untuk meratakan sinyal arus yang keluar dari rectifier. Filter tersebut biasanya terdiri dari komponen kapasitor atau kondensator berjenis elektrolit atau ELCO Electrolyte Capacitor].
4. Voltage Regulator
Untuk menghasilkan tegangan atau arus DC tetap serta stabil, maka dibutuhkan voltage regulator yang berguna untuk mengatur tegangan sehingga tegangan output tidak akan dipengaruhi dengan arus beban, suhu dan juga tegangan
16
input yang berasal dari output filter. Voltage regulator biasanya terdiri dari dioda zenert atau IC [integrated circuit]. Pada DC power supply yang canggih, umumnyavoltage regulator juga dilengkapi dengan short circuit protection atau perlindungan atas hubungan singkat, current limiting atau pembatas arus ataupun over voltage protection atau perlindungan atas kelebihan teganga (Priyambodo, R. S)
2.6 Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A
Relay terdiri dari Coil dan Contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis yaitu Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open) dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini adalah prinsip kerja dari relay yaitu sebagai berikut: Ketika coil mendapat energi listrik (energized) maka akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas dan contact akan menutup (normally open)..
2.6.1 Sifat- Sifat Relay
Sifat-sifat relay adalah sebagai berikut:
Kuat arus yang diperlukan untuk pengoperasian relay ditentukan oleh pabrik pembuatnya. Relay dengan tahanan kecil memerlukan arus yang besar dan juga sebaliknya, relay dengan tahanan besar memerlukan arus yang kecil.
Tegangan yang diperlukan untuk menggerakkan suatu relay akan sama dengan kuat arus yang dikalikan dengan tahanan atau hambatan relay.
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan relay sama dengan tegangan yang dikalikan dengan arus.
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahap Persiapan
Pada sub bab ini penulis memaparkan persiapan analisis permasalahan yang diangkat dan dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan diawal dengan diagram blok dan flowchart serta dipaparkan juga perancangan sistem yang akan dibangun,baik yang berupa perangkat keras ataupun perangkat lunak, dan cara melakukan pengujian.
3. 1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap Pembuatan sistem penulis memaparkan bagaimana perancangan pembuatan sistem,baik mulai dari peracangan rangkaian,hingga menyelesaikan perancangan alat secara keseluruhan.Sehingga dapat melalukan pengujian nantinya.
3. 1.3 Tahap pengukuran, Analisis dan Kesimpulan
Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat dipecahkan atau deselesaikan.Data-data yang telah diperoleh dari pengujian sensor kemudian dilakukan analisa baik dari sensor ultrasonik HC- SR04.Dilakukan analisa pada output-nya juga yaitu dari buzzer dan Speaker. Data analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat,dan melakukan perbandingan dengan alat standar.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Sistem
Diagram Blok merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem.
Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blokdari system yang dirancang,seperti yang diperlihatkan pada gambar :
Gambar 3.1 Diagram Blok
PSA Arduino
Promini
Relay
Selenoid
Doorlock LCD
Keypad
Buzzer
20
3.2.2 Perancangan Rangkaian Sistem
3.2.2.1.Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AtMega 328 P
Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P dengan compiler Arduino. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Untuk men-download file heksa desimal kemikrokontroler Atmega 328P digunakanlah pin Tx, Rx pada kaki mikrokontroler dihubungkan keUSB via programmer. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur keISP Programmer atau terjadi error sehingga port nya tidak terhubung, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT-Mega 328p
Sebagai mikrokontroller rangkaian elektronik yang dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan.Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
3.2.2.2 Perancangan Rangkaian Keypad
Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface).
Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut.
Gambar 3.3 .Rangkaian Keypad
Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama.
Misal kita asumsikan keyapad aktif LOW (semua line kolom dan baris dipasang resistor pull-up) dan dihubungkan ke port mikrokontroler dengan jalur kolom adalah jalur input dan jalur baris adalah jalur output maka proses scaning matrix keypad 4×4 Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) nya pada bagian yang lain.
Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada
22
satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi inversinya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi.
3.2.2.3 Perancangan Rangkaian PSA 5V
Rangkaian power supply pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkan system.
Gambar 3.4 Rangkaian Power supplay.
Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. akan di pergunakan untuk menghidupkan system dalam penelitian ini.
Sebagai sumber tegangan yang digunakan agar menyuplai tegangan ke komponen lainnya sehingga alat dapat berkerja. Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone,Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana.Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat
sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).
Baterai terdiri dari dua bagian. Bagian pertama yaitu bagian positif yang terdiri dari kation dan katoda, dimana katoda (elektroda positif) sebagai tempat pergerakan kation (ion positif). Bagian kedua yaitu bagian negatif yang terdiri dari anion dan anoda, dimana anoda (elektroda negatif) sebagai tempat pergerakan anion(ion negatif).Baterai juga mempunyai elektrolit yang merupakan bahan kimia sebagai sumberenergi.
Baterai ada yang menggunakan dua jenis elektrolit dan juga ada yang menggunakan satu jenis elektrolit. Katoda dan Anoda sebagai kutub-kutub dari baterai tidak berhubungan secara langsung satu sama lain, melainkan dihubungkan oleh elektrolit. Di dalam baterai tersebut terjadi reaksi redoks, di mana reaksi reduksi terjadi pada kation di katoda dan reaksi oksidasi terjadi pada anion di anoda.
Dari reaksi inilah timbul pergerakan elektron yang menyebabkan adanya gaya-gerak listrik.
3.2.2.4 Perancangan Rangkaian LCD
LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf dan simbol sebanyak 2 baris dan setiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Catu daya yang digunakan adalah sebesar 5 volt.
Gambar 3.5.Rangkaian LCD
Pada gambar rangkaian di atas pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16 dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin
24
6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data. Reset, Enable, R/W dan data dihubungkan ke mikrokontroler Atmega8535. Fungsi dari potensiometer (R2) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya.
Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.
3.2.2.5 Perancangan Rangkaian Doorlock dan Relay
Pada alat ini lampu Doorlock dan relay sebagai output dari mikrokontroler.
Pada pin D3 ATMega8535 dihubungkan ke kaki data relay Ketika mikrokontroler memberikan logika 1 (high) maka relay akan hidup dan doorlock aktif. Namun apabila mikrokontroler memberikan logika 0 (low), maka lampu relay dan doorlock tidak hidup.
Gambar 3.6 Rangkaian Relay sebagai switching
Di dalam solenoida terdapat kawat melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang bisa mendorong inti besi. Poros dalam dari solenoid adalah piston seperti silinder terbuat dari besi atau baja, yang disebut plunger (setara dengan sebuah dinamo). Medan magnet kemudian menerapkan kekuatan untuk plunger ini, baik menarik atau repeling (kembali posisi). Ketika medan magnet dimatikan, pegas plunger kemudian kembali ke keadaan semula.
3.2.2.6 Perancangan Buzzer
Pada blok ini buzzer sebagai output dari mikrokontroller.Pada pin D4 ATMega328p dihubungkan ke kaki buzzer yang bagian positif sedangkan kaki buzzer yang bagian negatifnya dihubungkan ke ground. Ketika mikrokontroler memberikan logika 1 (high) maka buzzer akan aktif dengan demikian buzzer akan berbunyi. Namun apabila mikrokontroler memberikan logika 0 (low), maka buzzer tidak aktif atau tidak berbunyi.
Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer
26
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya.
Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper. Efek Piezoelectric (Piezoelectric Effect) pertama kali ditemukan oleh dua orang fisikawan Perancis yang bernama Pierre Curie dan Jacques Curie pada tahun 1880.Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan Jepang menjadi Piezo Electric Buzzer dan mulai populer digunakan sejak 1970-an.
3.2.2.7 Perancangan Sistem Keseluruhan
Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P dengan compiler Arduino. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler.
Rangkaian power supply pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkan system. Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. akan di pergunakan untuk menghidupkan system dalam penelitian ini.
Gambar 3.8 Rangkaian Keseluruhan Alat
LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf dan simbol sebanyak 2 baris dan setiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Catu daya yang digunakan adalah sebesar 5 volt. pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16 dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data.
Pada alat ini lampu Doorlock dan relay sebagai output dari mikrokontroler.
Pada pin D3 ATMega8535 dihubungkan ke kaki data relay Ketika mikrokontroler memberikan logika 1 (high) maka relay akan hidup dan doorlock aktif. Namun apabila mikrokontroler memberikan logika 0 (low), maka lampu relay dan doorlock tidak hidup.
Pada blok ini buzzer sebagai output dari mikrokontroller.Pada pin D4 ATMega328p dihubungkan ke kaki buzzer yang bagian positif sedangkan kaki buzzer yang bagian negatifnya dihubungkan ke ground. Ketika mikrokontroler
28
memberikan logika 1 (high) maka buzzer akan aktif dengan demikian buzzer akan berbunyi. Namun apabila mikrokontroler memberikan logika 0 (low), maka buzzer tidak aktif atau tidak berbunyi.
3.2.2.8 Flowchart Sistem
Gambar 3.9 Diagram alir
3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak 3.2.3.1 Arduino AVR
Arduino AVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis menggunakan bahasa C. Dengan menggunakan pemrograman bahasa C diharapkan waktu disain (developing time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa C ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan. Mikrokontroler AVR mendukung sistem download secara In Sistem Programming (ISP). Untuk selanjutnya fasilitas- fasilitas lainnya dapat disetting sesuai kebutuhan dari pemrograman.
Gambar 3.10 Tampilan Jendela Program Arduino AVR
Software eagle merupakan software yang dapat membantu untuk mendisain suatu printed circuit board (PCB). Selain mudah digunakan, di dalam software Eagle juga terdapat berbagai macam jenis atau merek komponen elektronika yang mendukung dalam pembuatan PCB. Salah satu fasilitas penting yang dimiliki oleh Proteus adalah “print” yang memungkinkan kita untuk mencetak hasil PCB yang kita buat secara langsung.
Printed Circuiet Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit (Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaanya dilapisi dengan tembaga tipis. Berdasarkan susunan PCB terbagi menjadi tiga jenis, yang pertama PCB Single Layer merupakan PCB polos yang hanya memiliki 1 lapisan tembaga pada salah satu sisinya, PCB Double Layer merupakan PCB polos
30
yang memiliki 2 lapisan tembaga pada kedua sisinya dan PCB Matrik Strip Board merupakan PCB yang mempiliki 1 sisi tembaga dan memiliki lubang-lubang dengan ukuran normal 0,8 – 1 mm.
Perancangan PCB pada pembuatan sistem tempat sampah otomatis ini menggunakan software PROTEUS 8.0. Proteus adalah sebuah software berbasis windows yang dapat digunakan untuk mendesain pcb yang juga dilengkapi dengan simulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di cetak pada PCB.
Dengan perancangan yang tepat akan didapatkan layout jalur PCB yang tersusun rapi dan mudah digunakan. Lebar dan jarak antara jalur juga harus diperhitungkan agar tidak terjadi kesalahan atau hubungan singkat akibat jalur yang terlalu rapat dan sempit.
Tata letak komponen adalah susunan komponen-komponen elektronika dari gambar diagram skematik yang akan dipasangkan pada permukaan PCB yang berkebalikan dengan jalur PCB. Susunan komponen elektronika tersebut harus bersesuaian dengan jalur PCB. Setiap komponen yang akan dipasang mempunyai ukuran harus bersesuaian dengan jalur PCB. Setiap komponen yang akan dipasang mempunyai ukuran yang tepat dan ruang yang cukup pada permukaan PCB.
3.3 Pengujian Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem 3.3.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega328p
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler Arduino Pro Mini ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan . Kaki 13 apabila diberikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,52 Volt . Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler Aduino Pro Mini untuk menguji port port yang terdapat pada Arduino Pro Mini 328P, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
3.3.2 Pengujian Power Supply
Pada proyek akhir ini terdapat power supply 12V yang digunakan untuk memberikan daya ke seluruh komponen yang ada Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt.
Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.
Gambar 3.11 Pengujian Power Supply
3.3.3 Pengujian LCD
LCD dihubungkan langsung ke Port B dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD. Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low ‘0’ dan set high ‘1’ pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write. Ketika RW berlogika low ‘0’, maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD.
Ketika RW berlogika high ‘1’, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ‘0’.
32
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
void setup() {
lcd.begin();
lcd.backlight();
lcd.print("Hello, world!");
}
void loop() {
}
3.3.4 Pengujian Keypad
Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama.
Berikut adalah program pengujian Keypad:
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 3;
const byte COLS = 4;
char hexaKeys[ROWS][COLS] = { {'0','1','2','3'},
{'4','5','6','7'}, {'8','9','A','B'}, {'C','D','E','F'}
};
byte rowPins[ROWS] = {3, 2, 1, 0};
byte colPins[COLS] = {7, 6, 5, 4};
Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char customKey = customKeypad.getKey();
if (customKey){
Serial.println(customKey);
} }
3.3.5 Relay dan Solenoid Doorlock
Pada pengujian ini, doorlock mempunyai peran yang sangat penting dikarenakan merupakan kunci elektris daripada sistem. Doorlock menggunakan 12v sehingga diperlukan relay untuk menghubungkan antra mikrokontroller dan doorlock Berikut adalah program pengujian Relay dan Solenoid Doorlock:
void enter()
{if(nilai==password) { lcd_clear();
lcd_gotoxy(0, 0); lcd_putsf("terbuka");
delay_ms(1000);
PORTB.0=0; //KUNCI TERBUKA index=0;
} else
{ lcd_clear();
lcd_putsf("salah password");
delay_ms(2500);
34
i=0;
index=1; //karena password salah jadi masih terkunci }
}
3.3.6 Pengujian Buzzer
buzzer sebagai output dari mikrokontroller.Pada pin D4 ATMega328p dihubungkan ke kaki buzzer yang bagian positif sedangkan kaki buzzer yang bagian negatifnya dihubungkan ke ground. Ketika mikrokontroler memberikan logika 1 (high) maka buzzer akan aktif dengan demikian buzzer akan berbunyi.
Berikut adalah program pengujian Buzzer:
void setup() {
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000);
}
4.1 Analisis Hasil Pengukuran 4.1.1 Data Pengujian
4.1.1.1 Data Pengujian Power Supply
Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.
Sehingga dilakukan pengujian untuk mengetahui apakah V out yang masuk ke sistem adalah sebesar 5 V. berikut adalah table pengujian dari power supply :
Tabel 4.1 Pengujian Power Supply V in (V) V out (V)
12,92 5,06
4.1.1.2 Data Pengujian Keypad dan LCD
Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama. Maksud dari pengujian aalah untuk mengecek apakah tombol bekerja sesuai dengan susunan dari kolom dan baris dari keypad tersebut. Berikut adalah hasil pengujian dari keypad:
Tabel 4.2 Data Pengujian keypad dan LCD TOMBOL
KEYPAD
FUNGSI
1 Menampilkan angka 1 pada LCD
2 Menampilkan angka 2 pada LCD
3 Menampilkan angka 3 pada LCD
4 Menampilkan angka 4 pada LCD
5 Menampilkan angka 5 pada LCD
36
6 Menampilkan angka 6 pada LCD
7 Menampilkan angka 7 pada LCD
8 Menampilkan angka 8 pada LCD
9 Menampilkan angka 9 pada LCD
0 Menampilkan angka 0 pada LCD
* Tombol Reset/ Standby
# -
A Konfirmasi password
B -
C -
D -
4.1.1.3 Data Pengujian Selenoid Doorlock
Pada pengujian ini, doorlock mempunyai peran yang sangat penting dikarenakan merupakan kunci elektris daripada sistem. Doorlock menggunakan 12v sehingga diperlukan relay untuk menghubungkan antra mikrokontroller dan doorlock. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah kunci (solenoid doorlock ) berjalan sesuai sistem. Berikut adalah tabel pengujian dari solenoid doorlock :
Tabel 4.3 Hasil pengujian solenoid Door lock Logic Kondisi Kunci Selenoid
1 Membuka
0 Mengunci
4.1.2 Hasil Pengukuran dan Pembahasan
Pengukuran dilakukan dengan cara pengujian sistem secara keseluruhan, pengukuran dilakukan dengan cara menguji sistem alat keseluruhan. Pengujian dilakukan dengan cara mencoba memasukkan password. Apabila password yang dimasukkan sudah benar maka loker akan terbuka, setelah doorlock mendapatkan tegangan. Dan jika password yang dimasukkan salah sebanyak lima kali maka buzzer akan mengeluarkan output suara. Jumlah digit pin yang menjadi kode keamanan pada keypad sebayak 4 digit.
Tabel 4.4 Pengujian Ketika Passord Yang Dimasukkan Benar
Tabel 4.5 Pengujian Ketika Passord Yang Dimasukkan Salah Pengujian Sistem
Alat
Percobaan Buzzer Loker
Saat password salah 1 Tidak Berbunyi Tutup
Saat password salah 2 Tidak Berbunyi Tutup
Saat password salah 3 Tidak Berbunyi Tutup
Saat password salah 4 Berbunyi Tutup
Dari pengujian diatas maka saat password dimasukkan dan sandi yang dimasukkan benar, maka pintu loker akan terbuka karena tegangan masuk ke relay dan relay mengaktifkan solenoid doorlock untuk membuka pintu, sebaliknya kalau sandi yang dimasukkan salah maka tegangan pada relay tidak ada dan solenoid doorlock tidak membuka. Dan juga ketika sandi yang dimasukkan salah sebanyak 4
Pengujian Sistem Alat
Buzzer Loker
Saat password yang dimasukkan benar
Tidak berbunyi Terbuka
Saat password yang dimasukkan benar
Tidak berbunyi Terbuka
Saat password yang dimasukkan benar
Tidak berbunyi Terbuka
38
kali percobaan, maka buzzer akan berbunyi dan memberi peringatan bahwa mungkin saja yang membuka loker bukan pemilik nya.
