SKRIPSI
RIKAYANA SIHOMBING 190821011
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
RANCANG BANGUN HOME AUTOMATION DILENGKAPI PENGAMAN PASSWORD DAN IP CAMERA BERBASIS IOT
SKRIPSI
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MENCAPAI GELAR SARJANA SAINS
RIKAYANA SIHOMBING 190821011
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
RANCANG BANGUN HOME AUTOMATION DILENGKAPI PENGAMAN PASSWORD DAN IP CAMERA BERBASIS IOT
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masingdisebutkan sumbernya,
i
ii
RANCANG BANGUN HOME AUTOMATION DILENGKAPI PENGAMAN PASSWORD DAN IP CAMERA BERBASIS IOT
ABSTRAK
Rancang bangun home automation berbasis arduino IOT ini bertujuan untuk
mengontrol dan memonitoring peralatan listrik dan keadaan rumah secara otomatis di semua jarak menggunakan smartphone, karena adanya rumah tangga yang terkendala dalam pengontrolan lampu dan kipas, berkembangnya aktivitas maling, dan konsumsi listrik yang semakin hari semakin meningkat. Sistem ini menggunakan sensor MQ2 sebagai pendeteksi gas, sensor PIR sebagai pendeteksi gerakan dalam ruangan, sensor DS18B20 sebagai pendeteksi suhu ruangan,motor servo sebagai penggerak pintu,motor stepper menggerakkan garasi, keypad 3 x 4 sebagai input mengirim data password ke arduino, aplikasi Node Red Fred yang akan
dihubungkan dengan sistem melalui web oleh NodeMCU ESP8266 agar dapat mengontrol dan memonitoring dari semua lokasi dan switch sebagai pengoperasian manual seluruh sistem apabila terdapat gangguan jaringan smartphone. Sistem ini juga dilengkapi camera sebagai monitoring rumah untuk mengantisipasi apabila ada maling . Dari hasil pengujian sistem didapatkan hasil pengontrolan dan monitoring peralatan listrik dan keadaan rumah serta hasil pengukuran sensor sesuai dengan apa yang telah diprogram di dalam arduino.
katakunci : arduino mega2560, Node Red Fred, NodeMCU ESP8266, danCamea.
iii
DESIGN AND BUILT OF HOME AUTOMATION EQUIPPED PASSWORD SECURITY AND IP CAMERA BASED ON IOT
ABSTRACT
The design of home automation based on Arduino IOT aims to control and monitor electrical equipment and the state of the house automatically at all distances using a smartphone, because there are households that are constrained in controlling lights and fans, the development of burglar activity, and electricity consumption which is increasing day by day. . This system uses an MQ2 sensor as a gas detector, a PIR sensor as an indoor motion detector, a DS18B20 sensor as a room temperature detector, a servo motor as a door driver, a 3 x 4 keypad as input to send password data to Arduino, the Red Fred Node application which will be connected to the system via the web by NodeMCU ESP8266 in order to be able to control and monitor from all locations and switches as manual operation of the entire system in case of smartphone network disturbances. This system is also equipped with a camera as a house monitoring to anticipate if there is a thief. From the results of system testing, the results of controlling and monitoring electrical equipment and the state of the house as well as the results of sensor measurements are in accordance with what has been programmed in the Arduino.
keywords : arduino mega2560, Node Red Fred, NodeMCU ESP8266, and Camera.
iv
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada TUHAN YANG MAHA ESA dengan limpah berkat-Nya penulis masih diberi kesehatan dan kesempatan sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Dari melaksanakan penulisan laporan ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik berupa material,dan informasi.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada orangtua penulis yaitu Ibu R. manullang yang senantiasa memberi dukungan baik semangat, materi dan doa. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. NursaharaPasaribu, M.Sc selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Terimakasih kepada Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji, MS selaku Ketua Program S-1 Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Terimakasih kepada Bapak Alm.Drs.Takdir Tamba M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terimakasih kepada Seluruh staf Pengajar / Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Terimakasih kepada Bapak Dr. Syahrul Humaidi M. Sc. SelaKu Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan saya dalam penyelesaian Tugas Akhir.Tidak lupa saya mengucap terimakasih kepada teman- teman ekstensi 2019 dan Abang saya Jekson Pasaribu S.Pt yang telah memberi dukungan dan motivasi kepada saya dari awal semester sampai akhir semester.Terimakasih kepada Teman-temanku yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang selalu mensupport yang telah memberi bantuan dan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini . Semoga Tuhan Yang Maha Esa Membalasnya.Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan Mahasiswa/i dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan.
v DAFTAR ISI
HALAMANPENGESAHAN i
ABSTRAK ii
ABSTRAC iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang 1
1.2 RumusanMasalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 TujuanPenelitian 2
1.5 ManfaatPenelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino Mega 2560 4
2.1.1 SpesifikasiArduino Mega 2560 4
2.1.2 FiturArduino Mega 2560 4
2.1.3 Konfigurasi Pin Arduino Mega2560 5
2.1.4 KomunikasiArduino Mega2560 5
2.2 Komunikasi Mobile 6
2.2.1 SejarahKomunikasi Mobile 7
2.2.2 Android 8
2.3 POWER SUPPLY 9
2.4 NODEMCU ESP8266 10
2.5 Sensor Gas MQ2 13
2.6 KEYPAD 14
2.7 Liquid Crystal Display (LCD) 15
2.8 Magnetic Door 16
2.9 Sensor PIR 17
vi
2.10 IP CAMERA 18
2.10.1 IP Camera Kelebihan 18
2.11 RTC (Real Time Clock) 18
2.12 RELAY 19
2.13 Sensor DS18b20 20
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok SistemPerancangan 21
3.1.1 Prinsip Kerja 22
3.2 Flow chart Sistem 24
3.3 Hubungan adaptor dengan Arduino 28
3.4 Hubungan Rangkaian Arduino dengan LCD 1 dan LCD 2 28
3.5 Hubungan Rangkaian NodeMcu esp8266 29
3.6 Rangakaian Hubungan Arduino dengan Magnetic Door 30 3.7 Rangkaian Hubungan Arduino dengan Motor Servo 30
3.8 Rangkaian Buzzer 31
3.9 Hubungan Rangkaian Arduino dengan DS18B20 31 3.10 Hubungan Rangakaian Arduino dengan Sensor PIR 32 3.11 Hubungan Rangkaian MQ2 dengan Arduino 32 3.12 Hubungan Rangkaian Arduino dengan Modul Relay
Kipas dan Lampu 33
3.13 Hubungan Rangkaian Modul RTC dengan Arduino 34 3.14 Hubungan Rangkaian Keypad dengan Arduino 35
3.15 Rangkaian PushButton 36
3.16 Keseluruhan Rangkaian 37
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 Pengujian dan analisa magentic door 39
4.2 Pengujian dan Analisa relay berbeban lampu 42
4.3 Pengujian dan analisa relay kipas 43
4.4 Pengujian dan analisa Buzzer 1 dan Buzzer 2 43
vii
4.5 Pengujian dan analisa sensor MQ2 45
4.6 Pengujian dan Analisa DS18b20 48
4.7 Pengujian dan Analisa Keypad 51
4.8 Pengujian dan analisa motor servo 51
4.9 Pengujian dan Analisa Adaptor 55
4.10 PengujianSensor PIR 56
4.11 Hasil Perancangan Aplikasi Web 58
4.12 Analisa Camera 59
4.13 Hasil Pengujian PushButton 61
4.14 Hasil Pengukuran Keseluruhan sistem 62
4.15 Program yang digunakanpadaHome Automation (LAMPIRAN)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
LAMPIRAN
viii DAFTAR GAMBAR
NomorGambar
2.1 2.2 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.11 2.12 2.13 3.1 3.1.1
3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
3.7
3.8
3.9 3.10 3.11
Judul
TampilanDepanFisikArduino Mega Smartphone Android
NodeMCU ESP8266 sensor MQ2
Keypad LCD
FisikMagnetic Door sensor Fisik Sensor PIR
Gambar sensor RTC type DS1307 RELAY
Sensor Suhu type DS18B20 Diagaram Blok Sistem Prinsip Kerja
Flowchart sistem
Rangkaian Power Supply Rangkaian LCD 1 dan LCD 2
Rangkaian Module Node MCU ESP8266
Rangkaian Hubungan Arduino dengan Magnetic Door
Rangkaian Hubungan Arduino dengan Motor Servo
Hubungan Rangkaian Buzzer 1 dan Buzzer 2 dengan Arduino
Hubungan Rangakaian Sensor DS18B20
Hubungan Rangkaian Sensor PIR dengan Arduino Hubungan Rangkaian Sensor MQ2
Halaman
4 9 11 13 13 14 15 16 18 18 19 20 21 23 27 27 28 29
30
31
31 32 33
ix 3.12
3.13 3.14 3.15 3.16 4.1
4.1
4.1 4.1
4.2 4.4 4.4 4.4 4.5 4.5 4.6
4.6 4.6
4.7 4.8 4.9 4.9 4.10 4.10 4.11 4.11
Rangkaian Modul Relay Kipas dan Lampu dengan Arduino
Hubungan Rangkaian RTC ke Arduino Rangkaian Keypad 4 x 4 dengan Arduino Rangkaian Push Button
Rangkaian Keseluruhan Sistem
Hasil serial monitor Magnetick Door Kondisi HIGHT (1)
Hasil Serial Monitor Magnetic Door Kondisi LOW (2).
Tampilan aplikasi Keadaan Pintu kondusif (3) Tampilan pada Aplikasi Pintu dibuka tanpa password (4)
Pengukuran relay dengan multimeter
Hasil Serial Monitor Aktifnya Buzzer 1 dan 2 (1) Tampilan Buzzer 2 On Pada LCD 2 (2)
Tampilan Buzzer 1 on Pada LCD 1 (3).
Hasil Serial Monitor MQ2 di atas 500 ppm (1) Tampilan Pada Aplikasi Terdeteksinya Gas LPG (2) Hasil Serial monitor Sensor DS18b20 (Dallas) di suhu 31,560C (2)
Hasil Tampilan Suhu Pada LCD 2 (1)
Tampilan suhu dan Kipas Hidup pada Aplikasi web (3).
Pengujian dan analisa motor servo Hasil Pengujian Adaptor
Hasil Serial Monitor Pembacaan aktif Sensor PIR Tampilan aktifnya Lampu 1 Pada Aplikasi(2) Gambar Saklar Pada Aplikasi(1)
Aktifnya semua beban Pada Aplikasi(2) Aplikasi IP Camera(1)
HasilRekamanKamerapadaHome Automation.(2)
33
34 35 36 38 41
41
42 42
43 46 46 47 49 49 51
52 52
53 53 55 56 56 57 58 58
x DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman
2.1 konfigurasi pin dari LCD 16x2 15
4.1 Pengukuran Sensor Magnetic Door 40
4.2 Pengukuran Relay Lampu 1 dan 2 43
4.3 Pengukuran Relay Kipas 44
4.4 Pengujian Buzzer 1 dan Buzzer 2 45
4.5 Pengukuran sensor MQ2 47
4.6 Pengukuran sensor DS18b20 50
4.7 Pengujian Motor Servo 53
4.12 4.13
Pengujian Keypad 4x4 Hasil Pegukuran Push Button
59 60
4.14 Pengukuran Keseluruhan Sistem 60
xi DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
1 DAFTAR PUSTAKA 65
2 GAMBAR ALAT 66
3 PROGRAM ARDUINO 69
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Datasheet Relay
Datasheet Arduino Mega 2560 Datasheet NodeMCU ESP8266 Datasheet RTC 1307
Datasheet MQ2 Datasheet PIR Datasheet Keypad
Datasheet Magnetick Door Datasheet Servo Motor
97 100 104 106 109 112 114 115 116
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring perkembangan dan kemajuan teknologi maka manusia semakin mampu menciptakan hal yang lebih efisien, terkontrol, termonitoring, serta adanya seperti kebutuhan utama manusia yaitu rumah. Pertumbuhan ekonomi yang tinggi membuat permintaan akan rumah yang aman, nyaman, terkontrol, termonitoring, adanya cadangan energi sumber yang berbeda.Kebutuhan rumah yang demikian menjadi inspirasi bagi penulis untuk merancang Home Automation.
Home Automation memberikan hubungan timbal balik antara berbagai perangkat elektronik dan peralatan listrik serta antarmuka interaktif bagi manusia untuk mengendalikan operasinya. Teknologi ini sangat membantu untuk mengoptimalkan dan menghemat konsumsi energi serta membuat hidup masyarakat menjadi lebih mudah, terutama untuk masyarakat yang bekerja lebih dari 10 jam di luar rumah, orang tua dan orang cacat. Dalam hal tersebut penggunaan jaringan nirkabel yang dapat berkomunikasi secara efektif satu sama lain akan sangat membantu dalam implementasi Home Automation, implementasi ini dinamakan Internet Of Things.
Internet of Things (IOT) mencul karena adanya perkembangan teknologi, perubahan sosial, ekonomi dan budaya yang menuntut Any time connection , Any Things connection , dan Any Place connection. Elemen yang terdapat di dalam IoT adalah Sensor, konektivitas, masyarakat dan proses.Pengendalian IOT tersebut dapat kita lakukan dari jarak jauh dengan menggunakan perangkat smartphone.
Smartphone yang sudah canggih dengan berbagai fitur dapat kita gunakan untuk memonitoring rumah dengan adanya IP camera. IP camera adalah jenis kamera video digital yang biasa digunakan untuk pemantauan keamanan dan dapat mengirim serta menerima data melalui jaringan komputer dan internet.
Keseluruhan hal tersebut menjadi inspirasi penulis membuat RANCANG BANGUN HOME AUTOMATION DI LENGKAPI PENGAMAN PASSWORD dan IP CAMERA BERBASIS IOT. Adapun Perancangan ini merupakan gambaran rumah otomatis sistem yang di harapkan dapat di realisasikan kehidupan sehari-hari.
2
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana mengontrol lampu, kipas, dan pintu rumah dengan switch pushbutton dan menggunakan aplikasi android?
2. Bagaimana membuat pintu rumah dengan pengaman password?
3. Bagaimana melakukan koneksi langsung dan perintah antara smartphone android dengan arduino dan esp 8266?
4. Bagaimana membuat alarm terdeteksinya asap yang membahayakan dalam rumah?
5. Bagaimana menggunakan IP Camera sebagai monitoring keamanan rumah?
1.3 Batasan Masalah
Penelitian yang dilakukan dibatasi pada ruang lingkup yang lebih rinci agar sesuai dengan topik penelitian. Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Perancangan dan pembuatan alat berbasis IOT menggunakan arduino dan esp8266.
2. Memanfaatkan koneksi wifi sebagai sarana internet untuk komunikasi antara android dan arduino.
3. Seluruh peralatan elektronika menggunakan arus searah (DCvoltage).
4. Menggunakan miniatur rumah sebagai simulasi monitoring dan kendalinya.
5. Bahasa Pemprograman Web tidak di bahas secara mendalam.
6. Pengontrolan Ip Camera Tidak di bahas secara mendalam.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Penulis ingin membuat sebuah rancang bangun miniatur rumah dimana seluruh sistemnya dapat dikontrol dari jarak jauh dengan smarphone.
2. Penulis ingin membuat sebuah rumah yang dapar mendeteksi adanya kebocoran gas elpiji untuk menghindari kebakaran rumah.
3. Penulis ingin membuat rumah yang dapat selalu dimonitoring dari jarak jauh.
1.5 Manfaat Penelitian
Impelementasi rumah otomatis Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem komukasi berbasis IOT ini diharapkan dapat memberikan solusi untuk:
1. Sebagai Gambaran kepada masyarakat wujud rumah yang aman,efisien,dan nyaman;
2. Membuat penulis semakin terampil dalam merancang sebuah karya untuk mamajukan IPTEK di Indonesia;
3. Sebagai sarana untuk mahasiswa selanjutnya untuk lebih dikembanngkan menjadi gambaran rumah yang lebih handal dan efisien.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 adalah papan mikro pengendali yang menggunakan mikrokontroler ATmega 2560. Arduino ini memiliki 54 digital input / output pin dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM (Pin Pulse Width Modulation), terdapat 16 pin input analog, 4 pin UART (port serial hardware), osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Pin-pin ini berisi semua data yang diperlukan USB untuk mendukung mikrokontroller, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari AC-DC. Tampilan depan dari fisik board Arduino Mega 2560 dapat dilihat pada Gambar 2.1 sedangkan Gambar 2.2 merupakan tampilan belakangnya.
Gambar 2.1. Tampilan Depan Fisik Arduino Mega 2560
2.1.1 Spesifikasi Arduino Mega 2560
Chip Mikrokontroller : ATMega 2560 Tegangan Operasi : 5V
Tegangan Input (Disarankan) : 7V-12V Tegangan Input (Limit) : 6V-20V
Pin Digital I/O : 54 (yang 15 pin digunakan sebagai output PWM)
Pin Input Analog : 16 buah Arus DC per pin I/O : 40mA
Arus DC pin 3.3V : 50mA
Memori Flash : 256 Kb, 8 Kb digunakan untuk bootloader
(Boothloader SRAM 8 Kb)
EEPROM : 4 Kb Clock Speed : 16 Mhz
Dimensi : 101.5 mm x 53.4 mm Berat : 37 gr
2.1.2 Fitur Arduino Mega 2560
Kapasitas detail dari Arduino Mega 2560 adalah sebagai berikut :
a. Arduino ATMega 2560 memiliki 256 Kbflash memori untuk menyimpan kode (yang 8 Kb digunakan untuk bootloader), 8 Kb SRAM dan 4 Kb EEPROM(yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM).
b. Masing-masing dari 54 digital pin pada Arduino Mega dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pin Mode, digital write, dan digital read. Arduino Mega beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA.
c. Arduino Mega 2560 memiliki 16 pin sebagai analog input, yang masing- masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan pin AREF dan fungsi analog reference.
2.1.3 Konfigurasi Pin Arduino Mega2560
Konfigurasi Arduino Mega2560 dapat dilihat pada gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi Arduino Mega2560 sebagai berikut :
a. Serial 0 : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX); serial 1: pin 19 (RX) dan pin 18 (TX);
serial 2 : pin 17 (RX) dan pin 16 (TX); serial 3: pin 15 (RX) dan pin 14 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin 0 dan 1 yang juga terhubung ke sesuai pin dari ATMega8U2 USB-to-TTL Serial Chip;
6
b. Eksternal Interrupts : pin 2 (untuk interrupt 0), pin 3 (interrupt 1), pin 18 (interrupt 5), pin 19 (interrupt 4), dan pin 21 (interrupt 2). Pin ini dapat di konfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai rendah, naik atau jatuh tepi, atau mengubah nilai;
c. PWM : pin 0 sampai pin 13. Memberikan 8-bit PWMoutput dengan fungsi analog write;
d. SPI : 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library;
e. LED 13. Ada bult-in LED terselubung ke pin digital 13. Ketika pin 13 bernilai tinggi, maka LED akan ON. Ketika pin 13 bernilai rendah, maka LED akan OFF;
f. I2C (Inter Integrated Circuit): 20 (SDA) dan 21 (SCL). Dukungan (TWI) komunikasi menggunakan wire library. Arduino Mega2560 memiliki 16 input analog, yang masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default mereka mengukur dari ground ke 5 volt, namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi analog reference.
Ada beberapa pin lainnya di papan arduino:
a. AREF (Analoque Reference): tegangan referensi untuk input analog;
b. RESET : bahwa baris low ini untuk mereset mikrokontroller. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset untuk perisai yang memblokir satu di papan arduino.
2.1.4 Komunikasi Arduino Mega2560
Arduino Mega 2560 memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan arduino lain, atau dengan microcontroller lainnya. Arduino Mega2560 menyediakan empat UART TTL (5 Volt). Sebuah ATmega8U2 yang terdapat pada papan digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai COMPort Virtual (pada device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer, sistem operasi OS X dan Linux akan mengenali papan sebagai PortCOM secara otomatis. Perangkat lunak arduino termasuk didalamnya serialmonitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim
ke dan dari papan arduino. LED RX dan TX yang tersedia pada papan akan berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chipUSB-to-serial yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial seperti pada pin 0 dan 1).SebuahSoftwareSerial Library memungkinkan untuk komunikasi serial pada salah satu pin digital Mega2560. ATmega 2560 juga mendukung komunikasi TWI dan SPI. Perangkat lunak arduino termasuk wirelibrary digunakan untuk menyederhanakan penggunaan bus TWI. Untuk komunikasi SPI, menggunakan SPI library.
2.2 Komunikasi Mobile
Handphone dapat didefinisikan sebagai sebuah alat elektronik yang digunakan untuk telekomunikasi radio dua arah melalui jaringan seluler dari BTS yang dikenal sebagai situs sel. Ponsel berbeda dari telepon tanpa kabel, yang hanya menawarkan layanan telepon dalam jangkauan terbatas melalui stasiun pangkalan tunggal menempel pada garis tanah tetap, misalnya di dalam rumah atau kantor.
Selain menjadi telepon, Ponsel modern juga mendukung layanan tambahan banyak, dan aksesoris, seperti SMS (atau teks) pesan, e-mail, akses Internet, game, Bluetooth dan inframerah komunikasi nirkabel jarak pendek, kamera, MMS messaging, Player radio, MP3 dan GPS. Ponsel Low-end sering disebut sebagai fitur ponsel, sedangkan ponsel high-end yang menawarkan kemampuan komputasi yang lebih maju yang disebut sebagai smartphone.
Dampak Positif
1. Memungkinkan seseorang untuk berkomunikasi dalam berbagai cara, termasuk panggilan, pesan teks, IM (Instant Messaging), dan email. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lain yang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acaraa tertentu.
2. Dengan terciptanya telepon seluler smartphone, pengguna dapat mengakses akun jejaring sosial melalui handphone mereka, meningatkan jumlah metode dimana seseorang dapat berkomunikasi.
8
3. Komunikasi mobile juga memudahkan kita dalam berkomunikasi secara tatap muka dengan fitur video call.
4. Dampak positif ponsel memiliki pengaruh yang berbeda pada demografis yang berbeda. Warga yang lanjut usia, terutama mereka yang memiliki masalah mobilitas, bisa mengurangi rasa terisolasi dengan menggunakan ponsel dan tidak bergantung pada kunjungan dari orang lain untuk tetap berhubungan dengan dunia luar.
5. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lainyang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acara tertentu, seperti dalam sebuah acara rapat.
2.2.1 Sejarah Komunikasi Mobile
Penemu telepon genggam yang pertama adalah Martin Cooper, seorang karyawan Motorola pada tanggal 03 April 1973, walaupun banyak disebut-sebut penemu telepon genggam adalah sebuah tim dari salah satu divisi Motorola (divisi tempat Cooper bekerja) dengan model pertama adalah DynaTAC. Ide yang dicetuskan oleh Cooper adalah sebuah alat komunikasi yang kecil dan mudah dibawa bepergian secara fleksibel.
Cooper bersama timnya menghadapi tantangan bagaimana memasukkan semua material elektronik ke dalam alat yang berukuran kecil tersebut untuk pertama kalinya. Namun akhirnya sebuah telepon genggam pertama berhasil diselesaikan dengan total bobot seberat dua kilogram. Untuk memproduksinya, Motorola membutuhkan biaya setara dengan US$1 juta.“Pada tahun 1983, telepon genggam portabel berharga US$4 ribu (Rp36 juta) setara dengan US$10 ribu (Rp90 juta).
Setelah berhasil memproduksi telepon genggam, tantangan terbesar berikutnya adalah mengadaptasi infrastruktur untuk mendukung sistem komunikasi telepon genggam tersebut dengan menciptakan sistem jaringan yang hanya membutuhkan 3 MHz spektrum, setara dengan lima channel TV yang tersalur ke seluruh dunia.
Tokoh lain yang diketahui sangat berjasa dalam dunia komunikasi seluler adalah Amos Joel Jr yang lahir di Philadelphia, 12 Maret 1918, ia memang diakui
dunia sebagai pakar dalam bidang switching. Ia mendapat ijazah bachelor (1940) dan master (1942) dalam teknik elektronik dari MIT. Tidak lama setelah studi, ia memulai kariernya selama 43 tahun (dari Juli 1940-Maret 1983) di Bell Telephone Laboratories, tempat ia menerima lebih dari 70 paten Amerika di bidang telekomunikasi, khususnya di bidang switching. Amos E Joel Jr, membuat sistem penyambung (switching) telepon genggam dari satu wilayah sel ke wilayah sel yang lain. Switching ini harus bekerja ketika pengguna telepon genggam bergerak atau berpindah dari satu sel ke sel lain sehingga pembicaraan tidak terputus. Karena penemuan Amos Joel inilah penggunaan telepon genggam menjadi nyaman.
2.2.2 Android
Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.(Juhara, Z.P. 2016).
Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis kode–kode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler. Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua adalah yang benar–benar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution .
. Gambar 2.2 Smartphone Android
10
2.3 POWER SUPPLY
Power Supply adalah sebuah peranti elektronika yang berguna sebagai sumber
daya untuk peranti lain, terutama daya listrik. Pada dasarnya pencatu daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik saja, namun ada beberapa pencatu daya yang menghasilkan energi mekanik, dan energi yang lain.Power supply di sini digunakan untuk mengaktifkan arduino.
Ada dua jenis yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain:
a. 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,dandi bagian akhir
ditambahkan kondensator sebagai penghalus tegangan sehingga tegangan DC yang dihasilkan oleh pencatu daya jenis ini tidak terlalu bergelombang. 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 diode. Pencatu daya jenisini biasanya dapat menghasilkan tegangan DC yang bervariasi antara 0 - 60 Volt dengan arus antara 0 - 10 Ampere.
b. 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 1 MHz, dimana frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada frekuensi AC yang sekitar 50 Hz.
Pada pencatu daya sakelar biasanya diberikan rangkaian umpan balik agar tegangan dan arus yang keluar dari rangkaian ini dapat dikontrol dengan baik.
2.4 NODEMCU ESP8266
NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. Selain itu juga pada NodeMCU
di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266.
Bahasa Lua memiliki logika dan susunan pemorgaman yang sama dengan c hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE. Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran dari Ai- Thinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.
Gambar 2.4 NodeMCU ESP8266
NodeMCU berukuran panjang 4.83cm, lebar 2.54cm, dan berat 7 gram.
Board ini sudah dilengkapi dengan fitur WiFi dan Firmwarenya yang bersifat opensource. Spesifikasi yang dimliki oleh NodeMCU sebagai berikut :
1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) 2. 2 tantalum capasitor 100 micro farad dan 10 micro farad.
3. 3.3v LDO regulator.
4. Blue led sebagai indikator.
5. Cp2102 usb to UART bridge.
6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.
7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin RX TX
12
8. 3 pin ground.
9. S3 dan S2 sebagai pin GPIO
10. S1 MOSI (Master Output Slave Input) yaitu jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, sc cmd/sc.
11. S0 MISO (Master Input Slave Input) yaitu jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.
12. SK yang merupakan SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.
13. Pin Vin sebagai masukan tegangan.
14. Built in 32-bit MCU
2.5 Sensor Gas MQ2
Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakann untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, hydrogen, smoke.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
a. Catu daya pemanas : 5V AC/DC b. Catu daya rangkaian : 5VDC c. Range pengukuran :
200 – 5000ppm untuk LPG, propane 300 – 5000ppm untuk butane
5000 – 20000ppm untuk methane 300 – 5000ppm untuk Hidrogen d. Luaran : analog (perubahan tegangan)
Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.
Gambar 2.5 sensor MQ2
2.6 KEYPAD
Salah satu jenis perangkat antar muka yang umum dijumpai pada sistem embedded (atau sistem microcontroller) adalah Keypad matrik 4x4 atau 3x4.
Keypad adalah rangkaian tombol yang berfungsi untuk memberi sinyal pada suatu rangkaian dengan menghubungkan jalur-jalur tertentu. Keypad terdiri dari beberapa macam berdasarkan jumlah tombol dan fungsinya. Pada sistem pengontrolan ini, digunakan keypad matriks 4 x 4 (16 saklar) dengan pinpenghubung rangkaian berjumlah 8 buah. Ketujuh pin penghubung ini terbagi dua kelompok yaitu 4 buah pin sebagaiinput dan 4 buah lainnya sebagai ouput. Adapun maksud dari 8 pin I/O adalah untuk dijadikan kombinasi penghubungan pada rangkaian yang akan disambungkan dengan keypad ini. Dimana dalam setiap penekanan satu tombol/saklar keypad, maka terjadi kombinasi antara dua buah pin dalam pembacaan sinyalnya.
Gambar 2.6 Keypad
14
2.7 Liquid Crystal Display(LCD)
Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang, misalnya dalam alat-alat elektronik, seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer.
Pada Percobaan kali ini adalah dengan menggunakan LCD 16x2 yang artinya LCD tersebut terdiri dari 16 kolom dan 2 baris karakter (tulisan). yang perlu di persiapkan adalah sebagai berikut:
Gambar 2.7 LCD
Tabel 2.1 konfigurasi pin dari LCD 16 X 2:
No Kaki/Pin Nama Keterangan
1 VCC +5V
2 GND 0V
3 VEE Tegangan Kontras LCD
4 RS Register Select
5 R/W 1 = Read, 0 = Write
6 E Enable Clock LCD
7 D0 Data Bus 0
8 D1 Data Bus 1
9 D2 Data Bus 2
10 D3 Data Bus 3
11 D4 Data Bus 4
12 D5 Data Bus 5
13 D6 Data Bus 6
14 D7 Data Bus 7
15 Anoda Tegangan backlight positif 16 Katoda tegangan backlight Negatif
Pin LCD nomor 4 (RS) merupakan Register Selector yang berfungsi untuk memilih Register Kontrol atau Register Data. Register kontrol digunakan untuk mengkonfigurasi LCD. Register Data digunakan untuk menulis data karakter ke memori display LCD.Pin LCD nomor 5 (R/W) digunakan untuk memilih aliran data apakah READ ataukah WRITE. Karena kebanyakan fungsi hanya untuk membaca data dari LCD dan hanya perlu menulis data saja ke LCD, maka kaki ini dihubungkankeGND(WRITE).
Pin LCD nomor 6 (ENABLE) digunakan untuk mengaktifkan LCD pada proses penulisan data ke Register Kontrol dan Register Data LCD.
2.8 Magnetic Door
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanyamedan magnet di sekitarnya.Electromagnetic door switchmerupakan switch yang bekerja berdasarkan ada tidaknya medan magnet yang mempengaruhi switch. Switch ini didalamnya mempunyai dua buah lempengan logam yang terbuat dari nikel dan besi (NiFe) dimana secara umum keadaan electromagnetic door switchini adalah normaly open.
Ketika magnet diletakkan di dekat Electromagnetic door switchmaka dua lempengan logam akan menempel dan switch ini akan tersambung sehingga keadaanya adalah normally closed. Ketika magnet dijauhkan dari switch ini, maka reed switch akan kembali ke posisi semula yaitu normally open
Gambar 2.8 Fisik Magnetic Door sensor
2.9 Sensor PIR
Sensor gerak PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang berfungsi untuk pendeteksi gerakan yang bekerja dengan cara mendeteksi adanya perbedaan/perubahan suhu sekarang dan sebelumnya. Sensor gerak menggunakan
16
modul pir sangat simpel dan mudah diaplikasikan karena modul PIR hanya membutuhkan tegangan input DC 5V cukup efektif untuk mendeteksi gerakan hingga jarak 5 meter. Ketika tidak mendeteksi gerakan, keluaran modul adalah LOW.
Dan ketika mendeteksi adanya gerakan, maka keluaran akan berubah menjadi HIGH.
Adapun lebar pulsa HIGH adalah ±0,5 detik. Sensitifitas modul PIR yang mampu mendeteksi adanya gerakan pada jarak 5 meter memungkinkan kita membuatsuatu alat pendeteksi gerak dengan keberhasilan lebih besar.
Gambar 2.9 Fisik Sensor PIR
Dengan output yang hanya memberikan 2 logika High dan Low ini kita dapat membuat aplikasi sensor gerak yang bervariatif. Misal kita ingin langsung aplikasikan pada alarm, kita tinggal membuat rangkaian driver untuk mengaktifkan alarm tersebut. Atau misal ingin digunakan untuk mengaktifkan lampu, maka tinggal di buat driver untuk memberikan sumber tegangan ke lampu. Modul sensor gerak PIR memiliki output yang langsung bisa di hubungkan dengan komponen digital TTL atau CMOS dan juga dapat lansung dihubungkan ke mikrokontroler.
Efektifitas pendeteksian gerakan menggunakan sensor gerak ini dipengaruhi oleh faktor penempatan sensor gerak PIR tersebut. Posisi sensor gerak harus diletakan pada lokasi yang dapat membaca semua gerakan yang ada dalam ruangan atau daerah yang dimonitor oleh sensor gerak PIR.
2.10 IP CAMERA
IP camera yaitu jenis CCTV yang bisa menerima dan mengirim hasil data melalui jaringan komputer dengan adanya internet. IP camera adalah jenis CCTV video
digital yang biasanya digunakan untuk pemantauan keamanan dan bisa mengirim ataupun menerima data melalui jaringan dan internet. Walaupun webcam juga bisa melakukan hal seperti ini, namun istilah dari IP camera atau network kamera ini biasanya digunakan untuk sistem pengawasan. IP camera pertama kali digunakan pada tahun 1996.
2.10.1 IP Camera Kelebihan
Keuntungan dari IP camera yaitu kita tidak perlu memerlukan banyak biaya.
Perangkat kamera yang berukuran kecil bisa terhubung secara nirkabel ke router Wi-Fi dan menawarkan perlindungan sebagai pencegah, dapat digunakan sebagai bukti jika terjadi seseuatu. Kamu cukup menginstal lalu menghubungkan dan akan langsung bekerja.
IP camera terbaru mampu menangkap gambar yang bergerak didepan mereka dan akan mengirimkan notifikasi ke email kamu. IP camera juga bisa diatur untuk menangkap video. Ketika si pencuri menyadari bahwa dia sudah terekam oleh kamera, hal itu sudah terlambat jika pencuri berusaha mematikannya. Karena gambar sudah dikirim by email sebagai notifikasi.
Kamu juga bisa menggunakan stiker untuk sebagai pertanda adanya CCTV sebagai peringatan.
Kelebihan lainnya dari IP camera ini yaitu kamu bisa meremote login langsung ke kamera secara live melalui internet dengan aplikasi yang disediakan produsen. Kamu bisa meletakkan dipintu depan dibelakang rumah dan satu didalam rumah.
2.11 RTC (Real Time Clock)
RTC (Real time clock) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. Karena jam tersebut bekerja real time, maka setelah proses hitung waktu dilakukan output datanya langsung disimpan atau dikirim ke device lain melalui sistem antarmuka.
Chip RTC sering dijumpai pada motherboard PC (biasanya terletak dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena berfungsi menyimpan informasi
18
jam terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat sebagai pewaktu (timer) karena menggunakan osilator kristal.
Banyak contoh chip RTC yang ada di pasaran (pasar genteng, dll) seperti DS12C887, DS1307, DS1302, DS3234
Gambar 2.11 Gambar sensor RTC type DS1307
2.12 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.
Gambar 2.12 RELAY
2.13 Sensor DS18b20
DS18B20 adalah Jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi suhu ruangan yang merupakan jenis seri sensor terbaru dari keluaran produsen Maxim.
Sensor ini dapat mendeteksi suhu dari -55°C sampai 125°C dengan tingkat keakurasian (+/-0.5°C ) dan dengan resolusi 9 – 12-bit.
Sensor ini merupakan salah satu jenis sensor suhu yang unik.
Apabila terdapat banyak sensor yang disusun secara paralel data dari keluaran setiap sensor tersebut dapat dibaca hanya dengan menggunakan 1 kabel data atau (oneWire) saja.
Sensor ini memiliki 3 kaki
kaki 1 = GND (0V)
kaki 2 = VCC (3-5.5 Vdc)
kaki 3 (s) = Data (to digital Pin UController)
Dimensi dari breakout board diatas 18.5 x 15 mm.
Gambar 2.13 Sensor Suhu type DS18B20
BAB 3
PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Sistem Perancangan
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagaram Blok Sistem
ARDUINO MEGA 2560 MODUL WIFI
ESP8266
MODUL RELAY
BUZZER 1
BUZZER 2 LCD 1
LCD 2
SERVO MOTOR SENSOR
PIR
SENSOR DS
SENSOR MQ2
KEYPAD 3X4
Magnetic Door
Lampu 1
Lampu 2
Kipas
Web Base
RangkaianPush Button
CAMERA
RTC
Power supply
3.1.1 Prinsip Kerja
Pada android terdapat fitur Pintu, Sensor Suhu, Lampu 1, Kipas, Buzzer Pintu, dan Buzzer MQ2.
Android (Smarphone) berfungsi memberikan perintah untuk membuka pintu, mengaktifkan dan menonaktifkan ke dua lampu dan kipas. android juga berfungsi sebagai penerima pemberitahuan aktif atau nonaktifnya buzzer 1 (tanda dibuka pintu tanpa memasukkan password) dan buzzer 2 (tanda aktif atau nonaktifnya sensor MQ 2 apabila terdeteksi gas LPG).
Ketika objek hendak masuk ke dalam rumah objek harus menekan password pada keypad untuk mengaktifkan magnetic door yang akan memerintahkan pergerakan servo motor untuk membuka pintu melalui pushbutton dengan syarat password yang dimasukkan sudah benar. Tampilan password dapat di lihat pada LCD 1. Apabila pintu dibuka tanpa memasukkan password maka buzzer 1 akan aktif sebagai alarm pembobolan pintu. Apabila buzzer 1 aktif maka Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya Buzzer 1 aktif tanda dibukanya pintu tanpa memasukkan password sehingga fitur buzzer 1 padaandroidmodeON.
Di dalam ruang 1 terdapat sensor DS18B20 yang berfungsi untuk mengaktifkan kipas secara otomatis melalui relay, kipas akan aktif apabila sensor DS18B20 mendeteksi suhu ruangan diatas 290C. Apabila suhu di atas 290C terdeteksi maka relay kipas akan aktif, Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya kipas aktif sehingga fitur kipas pada android mode ON. Suhu ruangan akan di tampilkan pada LCD2.
Didalam ruang 1 juga terdapat sensor MQ2 yang berfungsi mendeteksi gasLPG, apabila gas LPG terdeteksi maka Buzzer 2 akan aktif yang di aktifkan melalui perintah Arduinodan Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya Buzzer 2 aktif tanda dibukanya pintu tanpa memasukkan password sehingga fitur buzzer 2 pada android mode ON sebagai tanda Terdeteksinya gas LPG dan tampilan aktifnya sesor MQ2 juga akan di tampilkan pada LCD 2.
22
Pada ruang 1 juga terdapat timer yang akan mengaktifkan lampu 1 pada pukul 19.00 dan menonaktifkan lampu 1 pada pukul 07.00.
Pada ruang 2 terdapat sensor PIR apabila sensor pir mendeteksi adanya pergerakan manusia maka akan mengaktifkan lampu 2 secara otomatis melalui relay. apabila pergerakan manusia terdeteksi maka relay lampu 2 akan aktif, Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya terdeteksi pergerakan manusia di dalam ruang 2 sehingga fitur Lampu 2 pada android mode ON.
Push buttom berfungsi sebagai perangkat manual untuk menonaktifkan atau mengaktifkan beban seperti kipas, lampu dan membuka pintu apabila smarphone bermasalah atau tidak terkoneksi internet.
camera berfungsi sebagai monitoring seluruh ruangan pada home automation.
3.2 Flow chart Sistem
Flowchart adalah suatu bagan dengan simbol simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (instruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program. Dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart sebagai berikut.
START
Inialisasi I/O
Baca LCD
Baca Keypad
24
Apakah Ds
=>290C?
Aktifkan
kipas Kirim
ke web
Apakah
RTC on? Tampilkan
jam ke LCD Salah
Benar
Benar
Salah
26
3
END
3.3 Hubungan adaptor dengan Arduino
Adaptor 12 V berfungsi untuk mengaktifkan arduino agar dapat beroperasi.
Adapun adaptor yang saya gunakan ialah adaptor 12V 3A. Di gunakan 3A agar dapat memenuhi kebutuhan arus pada seluruh beban input arduino.
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
3.4 Hubungan Rangkaian Arduino dengan LCD 1 dan LCD 2
Rangkaian LCD 1 berfungsi sebagai tampilan password dan juga buzzer 1 aktif. LCD 2 berfungsi sebagai tampilan suhu, jam, dan aktifnya kipas, lampu 1 dan sensor Gas.
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 1 dan LCD 2
28
Pada rangkaian diatas Pin SDA LCD 1 dan 2 terhubung ke pin 20 Arduino, Pin SCL LCD 1 dan 2 terhubung ke pin 21 Arduino, GND LCD 1 dan 2 ke GND Arduino dan VCC LCD 1 dan 2 ke VCC 5v Arduino.
Pada rangkaian di atas LCD di lengkapi dengan I2C. Tujuan dari
dihubungkannya modul I2C pada LCD yang terhubung ke arduino adalah untuk menghemat pin pada Arduino dan meringkas koneksi sehingga dapat meminimalisir galat dan memudahkan dalam memecahkan masalah ketika terjadi masalah pada tampilan LCD
3.5 Hubungan Rangkaian NodeMcu esp8266
NodeMcuesp8266 merupakan modul wifiyang berfungsi sebagai perangkat tambahan mikrokotroler Arduino agar dapat terhubung langsung dengan wifi dan membuat koneksi TCP/IP.
Gambar 3.5 Rangkaian Module ESP8266
Pada rangkaian diatas supply tegangan pengoperasian NodeMcuesp8266 dari pin VCC arduino yang 5V sehingga pin GND NodeMCUesp 8266 di hubungkan ke GND arduino. NodeMCUEsp8266 dapat beroperasi pada tegangan supply 5V DC di dalam board arduino sudah menyediakan regulator tegangan yang mengubah
tegangan input menjadi 5 v di salah satu pin arduino dan pin inilah yang di
hubungkan ke vcc NodeMCUesp8266 agar NodeMCUesp8266 dapat di operasikan.
Pada rangkaian di atas pin TX dan pin RX NodeMCUesp8266 di hubungkan ke pin digital Arduino pada program akan di konversi menjadi pin komunikasi.
Pada rangkaian di atas di hubungkan Modul Level logic converter. Papan logic level converter diperlukan karena Arduino bekerja dengan dua atau lebih sistem yang mempergunakan tingkat tegangan yang berbeda. Sistem NodeMcuesp 8266 yang bekerja di tingkat tegangan 3.3 V dan tidak memiliki toleransi tegangan sampai 5 V akan sangat mungkin mengalami kerusakan. Untuk mencegahnya diperlukan sistem yang mengalihkan level logika digital dari sistem 5 V dari dan ke level 3.3 V.
3.6 Rangakaian Hubungan Arduino dengan Magnetic Door
Magnetic door menggunakan medan elektromagnetik untuk menciptakan magnet pada pemukaannya. Pada saat teraliri listrik, maka Magnet akan lengket dengan armatur platenya. Magnetic door sebagai inputan untuk menggerakkan servo motor dan inputan mengaktifkan buzzer 1.
Gambar 3.6Rangkaian Hubungan Arduino dengan Magnetic Door
Dalam mengaktifkan magnetic door dihubungkanlah salah satu kabel magnetic door di hubungkan ke pin 38 arduino dan kabel magnetic door yang satu lagi ke ground pada rangkaian arduino.
3.7 Rangkaian Hubungan Arduino dengan Motor Servo
Motor Servo berfungsi untuk membuka dan menutup pintu. Servo motor hanya akan aktif apabila password yang input melalui keypad benar.
30
Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor servo.
Gambar 3.7 Rangkaian Hubungan Arduino dengan Motor Servo
Pada rangakain di atas kabel jalur pin motor servo di hubungkan ke pin 30 arduino, jalur vcc motor servo di hubungkan ke vcc 5V DC pada rangkaian, karena motor servo dapat beroperasi pada tegangan 5V DC. Jalur Ground motor servo di hubungkan ke ground rangkaian yang terhubung ke ground arduino
3.8 Rangkaian Buzzer
Rangkaian Buzzer ini di rancang sebagai penguatan suara buzzer. Buzzer ini beroperasi pada maksimal arus 20mA maka di butuhkan penguat arus. Transistor pada penguatan ini di gunakan Transistor tipe NPN. Transistor bekerja jika basis di beri tegangan 5V yang terhubung ke Arduino. Jika pin Arduino yang terhubung ke kaki Basis(B) transistor BC547 mengeluarkan tegangan logika 1 yaitu tegangan 5V, maka tegangan ini membuat transistor dalam keadaan saturasi sehingga arus dapat mengalir dari kaki colector(C) ke kaki emitor (E). Tegangan VCC dari Buzzer akan mengalir ke Ground melewati Buzzer sebagai beban menyebabkan buzzer berbunyi.
Gambar 3.8 Hubungan Rangkaian Buzzer 1 dan Buzzer 2 dengan Arduino
Pada Rangkaian di atas juga dihubugkan ke dua unit Buzzer. Jalur Buzzer 1 terhubung ke pin 38 arduino dan jalur Buzzer 2 Terhubung ke pin 37 Arduino. Jalur GND (ground) ke dua Buzzer di hubungkan ke ground rangkaian yang terhubung ke pin ground arduino.
3.9 Hubungan Rangkaian Arduino denganDS18B20
Rangakaian 18B20 Berfungsi sebagai sensor indikasi suhu ruangan yang akan menjadi indikator kipas beroperasi pada suhu yang telah di tentukan.
Gambar 3.9 Hubungan Rangakaian Sensor DS18B20
32
Pada rangakaian diatas kaki sensor DS18b20 dihubungkan ke pin 3 Arduino.
Jalur VCC DS18b20 di hubungkan ke VCC 5V rangkaian yang terhubung ke VCC arduino. Kaki Ground DS18b20 di hubungkan ke Ground rangkaian arduino.
3.10 Hubungan Rangakaian Arduino dengan Sensor PIR
Rangakaian sensor PIR berfungsi untuk mendeteksi pergerakan manusia. Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter pada modul sensor PIR yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.
Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia.
Gambar 3.10 Hubungan Rangkaian Sensor PIR dengan Arduino
Pada rangakaian diatas, Kaki sensor PIR dihubungkan ke pin 39 arduino. Kaki pin VCC PIR dihubungkan ke VCC rangkaian 5V DC arduino. Kaki Ground PIR dihubungkan ke Ground rangkaian yang terhubung ke ground arduino.
3.11 Hubungan Rangkaian MQ2 dengan Arduino
Pada rangkaian untuk dapat mengoperasikan sensor MQ2 mendeteksi Gas LPG maka telah di atur dalam pemprograman mendeteksi intensitas gas LPG rentang 300- 600 ppm. Pada rangkaian di atas Kaki sensor MQ2 di hubungkan ke pin A0 Arduino.
Sensor MQ2 beroperasi pada tegangan 5V DC sehingga VCC sensor MQ2
dihubungkan ke VCC rangkaian yang terhubung ke arduino. Kaki ground sensor MQ2 terhubung ke ground rangkaian arduino.
Gambar 3.11Hubungan Rangkaian Sensor MQ2 dengan Arduino
3.12 Hubungan Rangkaian Arduino dengan Modul Relay Kipas dan Lampu 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)
Gambar 3.12 Rangkaian Modul Relay Kipas dan Lampu dengan Arduino
34
Pada rangkaian di atas relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah dan juga di gunakan untuk menjalankan fungsi logika yang nantinya akan menghidupkan dan mematika lampu dan kipas secara otomatis. Relay yang di gunakan relay 5V DC.
Berdasarkan rangkaian di atas kaki relay kipas di hubungkan ke kaki 36 arduino. Kaki Relay Lampu 1 dan Lampu 2 di hubungkan ke pin 34 dan 35 Arduino.
3.13 Hubungan Rangkaian Modul RTC dengan Arduino
Real-Time Clock atau RTC adalah sirkuit terpadu yang berisi timer yang
menyediakan waktu. Sebuah RTC pada umumnya berisi baterai yang tahan lama untuk memungkinkannya melacak waktu bahkan ketika tidak ada daya yang diterapkan. Pada rangkaian di bawah ini RTC berfungsi sebagai timer otomatisasi lampu 1 yang akan hidup dan mati pada waktu yang telah di setting. Relay yang terhubung pada lampu satu akan menjalankan fungsi logika dari RTC sehingga pada waktu tertentu lampu akan hidup atau mati secara otomatis.
Gambar 3.13Hubungan Rangkaian RTC ke Arduino
Pada Rangkaian di atas jalur VCC RTC di hubungkan ke VCC 5V DC rangakaian yang terhubung ke arduino. Jalur ground RTC terhubung ke Ground rangkaian arduino. Jalur SDA dan SCL sensor RTC terhubung ke pin 20 dan 21 arduino.
3.14 Hubungan Rangkaian Keypad dengan Arduino
Rangkaian Keypad pada alat ini berfungsi sebagai inputan kode password.
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
Gambar 3.14 Rangkaian Keypad 4 x 4 dengan Arduino
Pada rangkaian di atas Jalur 1 keypad terhubung ke pin 22 Arduino, Jalur 2 Keypad terhubung ke pin 23 Arduino, Jalur 3 Keypad terhubung ke pin 24 Arduino, Jalur 4 Keypad terhubung ke Pin 25 Arduino, Jalur 5 Keypad terhubung ke pin 26 Arduino, jalur 6 Keypad terhubung ke pin 27 Arduino, jalur 7 Keypad terhubung ke pin 28 Arduino, jalur 8 Keypad terhubung ke pin 29 Arduino.
3.15 Rangkaian Push Button
Rangkaian Pushbutton Berfungsi sebagai switch manual apabila smartphone tidak bisa digunakan ataupun tidak terhubung pada jaringan wifi. Pada perancangan
36
ini terdapat empat pushbutton yaitu push button untuk mengaktifkan dan menonaktifkan kipas, lampu 1, lampu 2 dan pintu.
Gambar 3.15 Rangkaian Push Button
Pada Rangkaian diatas di sediakan pin header yang menghubungkan ke empat kaki push button ke arduino. Kaki pushbutton Kipas ke Pin 30 Arduino, Kaki push Button Lampu 1 ke pin 31 Arduino, kaki Push Button Lampu 2 ke pin 32 Arduino, kaki push button pintu ke pin 33 Arduino, VCC PushButton ke VCC arduino dan GND push Button ke GND Arduino.
3.16 Keseluruhan Rangkaian
Pada android terdapat fitur Pintu, Sensor Suhu, Lampu 1, Kipas, Buzzer Pintu, dan Buzzer MQ2.
Android (Smarphone) berfungsi memberikan perintah untuk membuka pintu, mengaktifkan dan menonaktifkan ke dua lampu dan kipas. android juga berfungsi sebagai penerima pemberitahuan aktif atau nonaktifnya buzzer 1 (tanda dibuka pintu tanpa memasukkan password) dan buzzer 2 (tanda aktif atau nonaktifnya sensor MQ 2 apabila terdeteksi gas LPG).
Ketika objek hendak masuk ke dalam rumah objek harus menekan password pada keypad untuk mengaktifkan magnetic door yang akan memerintahkan pergerakan servo motor untuk membuka pintu melalui pushbutton dengan syarat password yang dimasukkan sudah benar. Tampilan password dapat di lihat pada LCD 1. Apabila pintu dibuka tanpa memasukkan password maka buzzer 1 akan aktif sebagai alarm pembobolan pintu. Apabila buzzer 1 aktif maka Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui
web base ke android (smartphone) bahwasanya Buzzer 1 aktif tanda dibukanya pintu tanpa memasukkan password sehingga fitur buzzer 1 pada android mode ON.
Di dalam ruang 1 terdapat sensor DS18B20 yang berfungsi untuk mengaktifkan kipas secara otomatis melalui relay, kipas akan aktif apabila sensor DS18B20 mendeteksi suhu ruangan diatas 290C. Apabila suhu di atas 290C terdeteksi maka relay kipas akan aktif, Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya kipas aktif sehingga fitur kipas pada android mode ON. Suhu ruangan akan di tampilkan pada LCD2.
Didalam ruang 1 juga terdapat sensor MQ2 yang berfungsi mendeteksi gas LPG, apabila gas LPG terdeteksi maka Buzzer 2 akan aktif yang di aktifkan melalui perintah Arduino dan Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya Buzzer 2 aktif tanda dibukanya pintu tanpa memasukkan password sehingga fitur buzzer 2 pada android mode ON sebagai tanda Terdeteksinya gas LPG dan tampilan aktifnya sesor MQ2 juga akan di tampilkan pada LCD 2.
Pada ruang 1 juga terdapat timer yang akan mengaktifkan lampu 1 pada pukul 19.00 dan menonaktifkan lampu 1 pada pukul 07.00.
Pada ruang 2 terdapat sensor PIR apabila sensor pir mendeteksi adanya pergerakan manusia maka akan mengaktifkan lampu 2 secara otomatis melalui relay. apabila pergerakan manusia terdeteksi maka relay lampu 2 akan aktif, Arduino akan mengirim data ke modul esp8266 untuk memberikan perintah pemberitahuan melalui web base ke android (smartphone) bahwasanya terdeteksi pergerakan manusia di dalam ruang 2 sehingga fitur Lampu 2 pada android mode ON.
38
Gambar 3.16 Rangkaian Keseluruhan Sistem
BAB 4
PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan membahas megenai pengujian berdasarkan perancangan alat yang dibuat. Tujuan pengujian ini dilakukan untuk membuktikan apakah rangkaian sudah bekerja sesuai dengan yang direncanakan. Pertama sekali pengujian dilakukan pada setiap bloknya dan pengujian beberapa blok yang saling berkaitan.
Pengujian itu meliputi beberapa hal antara lain : 1. Pengujian dan analisa magnetic door
2. Pengujian dan analisa relay dan bebannya (lampu) 3. Pengujian dan analisa relay dan bebannya (Kipas) 4. Pengujian dan analisa Buzzer 1 dan Buzzer 2 5. Pengujian dan analisa sensor MQ2
6. Pengujian dan analisa sensor DS18b20 7. Pengujian dan analisa keypad 4x4 8. Pengujian Motor servo
9. Pengujian dan analisaPower Supply
10. Pengujian Sensor PIR, Camera Dan Push Button
4.1 Pengujian dan analisa magentic door
Pengujian pada magnetic door dengan cara menyesuaikan antara program yang telah di buat menggunakan program arduino software dan dilakukan test terhadap respon program dari alat. Prinsip kerja magnetic door pada alat ini ialah kebenaran password akan mengaktifkan magentic door yang akan menjadi sinyal inputan untuk menggerakkan servo motor yang akan membuka atau menutup pintu. Jika pasword tidak di input dan magnetick door aktif maka akan mengaktifkan Buzzer 1 sebagai Alarm. Kondisi ini juga dapat di lihat pada smartphone. Berikut ini merupakan program untuk pengujian dan analisa magnetic door sesuai prinsip kerja yang telah di tentukan:
void ScanMagneticDoor1() {
("magnetik", " memeriksa sensor magnetik door....");
static int oldState;
int readScan = digitalRead(MAGNETIC_PIN);
40
debug("megnetik", "pembacaan sensor: " + String(readScan));
if (readScan == 1 && !isPasswordCorrect) {
("magnetik", "pintu dibuka tanpa password");
digitalWrite(BUZZER_MAGNETIC_PIN, HIGH);
Buzzer1ToLCD();
}
//lewatkan jika password sudah benar else if (readScan == 0)
{
("magnetik", "pintu tidak terbuka");
digitalWrite(BUZZER_MAGNETIC_PIN, LOW);
}
if (oldState != readScan) {
oldState = readScan;
if (readScan) {
("magnetik", "kirim ke website kondisi HIGH");
SendToWEB("/magneticdoor", HIGH);
} else {
("magnetik", "kirim ke website kondisi LOW");
SendToWEB("/magneticdoor", LOW);
} return;
}
oldState = readScan;
}
Berdasarkan hasil pengujian maka di perolehlah hasil sesuai dengan tabel 4.1, dimana salah satu kaki Magnetick Door di hubungkan ke pin 38 Arduino dan salah satu kaki magnetick door ke pin ground arduino.Pengaturan kondisi pada program yaitu jika HIGHT yang bernilai satu maka magnetick door dalam kondisi aktif dan jika LOW yang bernilai 0 maka Magnetick Door dalam kondisi non aktif.
Tabel4.1.Haasil Pengukuran Sensor Magnetick Door
No Pin Arduino Vout Kondisi Kondisi pintu
1 38 4,95V Hight (1) ON (terbuka)
2 GND 0,1 V LOW (0) OFF (tertutup)
Sesuai dengan program yang telah di rancang jika pasword tidak di input pintu di buka yang mengakibatkan magnetick door aktif maka akan mengaktifkan Buzzer 1 sebagai Alarm. Kondisi ini juga dapat di lihat pada smartphone. Berikut ini keberhasilan program yang ditunjukkan pada gambar 4.1 yang merupakan gambar serial monitor magnetick Door kondisi HIGHT atau bernilai 1.Apabila magnetick Door dalam kondisi HIGHTmaka akan mengaktifkan Buzzer.
(1)
Berikut ini keberhasilan program yang ditunjukkan pada gambar 4.1 yang merupakan gambar serial monitor magnetick Door kondisi LOW atau bernilai 0.
Apabila magnetick Door dalam kondisi LOW menunjukkan pintu dibuka dengan password yang benar.
(2)
42
Sesuai dengan program yang telah di rancang bahwa pada smartphone juga di pasang fitur kondisi pintu yang menunjukkan apabila pintu di buka dengan password yang dimana kondisi Magnetick Door nonaktif maka akan menampilakan kondisi keadaan pintu tidak ada masalah kita tulis notifikasinya berupa teks“kondusif” pada fitur Kondisi Pintu di aplikasi.
(3)
Pada smartphone juga di pasang fitur kondisi pintu. Yang menunjukkan apabila pintu di buka tanpa password maka akan menampilakan kondisi pintu dengan teks “pintu buka tanpa password” pada fitur Kondisi Pintu.
(4)
Gambar 4.1 Hasil Serial Monitor Magnetic Door Kondisi HIGHT (1).Hasil Serial Monitor Magnetic Door Kondisi LOW(2).Tampilan aplikasi Keadaan Pintu kondusif (3).Tampilan pada Aplikasi Pintu dibuka tanpa password (4).
Fitur Kondisi Pintu
