BAB 3 PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Untuk memudahkan dalam memahami dan mempelajari cara kerja dari alat ini, maka dibuatlah perancangan alat berdasarkan diagram blok, dimana tiap blok mempunyai fungsi dan kerja tertentu antara blok yang satu dengan blok yang lainnya saling berhubungan dan mendukung, hingga terbentuklah suatu sistem yang mempunyai fungsi dan kerja khusus. Adapun desain blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut :
Gambar 12. Diagram blok rangkaian
cahaya yang ada di sekitar sistem, sensor gerakan akan mendeteksi adanya pergerakan disekitar sistem dan sensor asap dan gas akan mengukur konsentrasi gas atau asap disekitar sistem. Kemudian, setelah keempat sensor tersebut melakukan pengukuran maka data hasil dari pengukuran tersebut secara langsung akan dikirimkan kepada arduino uno, arduino akan memproses data yang dikirim dari tiap–tiap sensor tersebut. Data dari arduino ini akan dikirim ke personal komputer dengan menggunakan modul MAX-3232 yang mana modul ini akan dihubungkan dengan konverter RS-232 dan RS-232 tersebut terhubung dengan modul WIZ110SR pada WIZ110SR akan diberikan konverter penghubung RJ-45 untuk menghubungkan modul WIZ110SR tersebut dengan komputer.
3.2 Interfacing dan Implementasi Peralatan Penelitian
Pada bagian intefacing dan implementasi komponen dan peralatan penelitian disini ditujukan untuk menggambarkan hubungan-hubungan setiap komoponen penelitian dengan komponen yang lainnya.
3.2.1 Interfacing dan Implementasi Sensor
Sensor dapat diterapkan jadi berbagai jenis detektor sesuai dengan kebutuhan aplikasi dan keinginan manusia. Operasi sensor dikelola oleh perangkat lunak. Karena ada berbagai jenis sensor, sensor ini dihubungkan sesuai dengan output dan sifat dari sensor. Interaksi atau interfacing sensor untuk aplikasi tergantung pada jenis sensor.
3.2.1.1 Sensor Temperatur dan Kelembaban (DHT-22)
Sensor ini juga dapat digunakan untuk memeriksa pemanasan didalam rumah, sehingga rumah tidak akan hangat di atas temperatur tertentu dan listrik tidak akan digunakan oleh sistem pemanas setelah titik itu. Sensor temperatur dapat dipasang di rumah dan temperatur bisa diperiksa setiap saat oleh pemilik. Batas untuk temperatur dapat ditetapkan untuk menghidupkan alarm pada saat temperatur di atas nilai ambang atas dan untuk temperatur di bawah nilai ambang bawah maka arduino akan menghidupkan led sedangkan untuk temperatur normal tidak akan ada perintah yang dikeluarkan arduino ini sesuai dengan program yang dimasukkan dari software arduino.
Gambar 13. Koneksi pin arduino uno dengan sensor DHT–22
Dari gambar 13 dapat dilihat pin yang terhubung antara arduino uno dengan sensor temperatur dan kelembaban yaitu pin D4 dari arduino digunakan sebagai input dan output, pin ground pada ardunino terhubung dengan ground pada sensor dan pin dan 5V dari port arduino digunakan sebagai power supply untuk sensor DHT-22.
3.2.1.2 Sensor gerakan (PIR)
Gambar 14. Koneksi pin arduino uno dengan sensor PIR
3.2.1.3 Sensor Cahaya (LDR)
Sensor cahaya dalam penelitian ini menggunaka sensor LDR yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya disekitar sistem. Disini sensor LDR diaplikasikan untuk mejadi saklar lampu on/off berdasarkan nilai intensitas yang diperoleh dari pengukuran sensor, lampu led akan hidup secara otomatis jika nilai dari LDR yang sudah disetting tercapai dan lampu led juga akan mati secara otomatis jika nilai yang disetting pada program tercapai jadi dengan cara ini pemilik rumah atau operator tidak perlu lagi untuk mematikan atau menghidupkan lampu secara manual dan dengan cara ini juga pemilik rumah dapat menghemat aliran listrik. Berikut ini adalah gambar hubungan dari sensor LDR dengan arduino uno.
Gambar 15. Koneksi pin arduino uno dengan sensor LDR
Pin yang terhubung antara arduino uno dengan sensor cahaya seperti pada gambar 15 pin A2 dari arduino digunakan sebagai input dan output, 5V dari port arduino digunakan sebagai power supply untuk sensor LDR, dan pin ground pada ardunino terhubung dengan ground pada sensor LDR.
3.2.1.4 Sensor Asap dan Gas (MQ-2)
disekitar sistem, dimana pada kondisi tertentu jika nilai yang diperoleh dari pengukuran sensor gas dan asap tersebut melebihi dari batas nilai ambang yang dimasukkan dalam program maka alarm akan dihidupkan sebagai pertanda adanya asap atau gas yang berlebih didalam lingkungan sistem. Dengan cara ini pemilik rumah dapat mengantisipasi akan adanya kebakaran yang besar. Berikut ini adalah blok diagram koneksi dari pin sensor asap dan gas menggunakan sensor MQ-2 dengan board arduino uno.
Gambar 16. Koneksi pin arduino uno dengan sensor MQ-2
Gambar 16 menunjukkan pin arduino uno yang terhubung dengan pin pada sensor MQ-2 yang mana pin ground pada arduino terhubung dengan ground sensor MQ-2, pin A3 pada arduino uno terhubung dengan analog output pada sensor MQ-2 dan pin 5v dari arduino uno digunakan sebagai power supply untuk sensor MQ-2 yang terhung dengan 5V pada pin1 sensor.
3.2.2 Interfacing dan Implementasi Output Peralatan Penelitian
Dalam penelitian ini menggunakan beberapa output yang terhubung dengan board arduino uno output dalam hal ini digunakan sebagai penanda data pembacaan dari sensor melebihi atau kurang dari nilai yang ditetapkan pada masing masing sensor.
3.2.2.1 Light Emitting Diode (LED)
Light emmiting diode (LED) dihubungkan dengan board arduino uno dalam
nilai batas ambang yang sudah ditetapka. LED berwarna hijau digunakan sebagai penanda pembacaan data dari sensor DHT-22 dan LED tersebut akan hidup apabila pembacaan data sensor mencapai nilai batas ambang untuk pembacaan temperatur rendah. Berikut ini gambaran hubungan LED dengan arduino uno.
Gambar 17. Koneksi pin arduino uno dengan LED
Dari gambar 17 dapat diketahui pin D13, dan pin D12 digital pada arduino uno secara berurut terhubung dengan kaki positif pada led merah dan led hijau, dan
ground pada arduino terhubung dengan kaki negatif kedua led.
3.2.2.2 Buzzer / Alarm
Buzzer atau alarm dalam hal ini digunanakan sebgai peringatan tanda bahaya, dan buzzer digunakan sebagai penanda dari nilai gas dan nilai temperatur serta pembacaan gerakan dari sensor PIR pada arduino. Dalam hal ini alarm akan hidup secara otomatis apabila pembacaan dari sensor DHT-22 nilai temperatur sudah sama dengan batas temperatur tinggi atau lebih dari batas temperatur normal yang sudah ditentukan, dan alarm akan hidup apabila sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan disekitar sistem juga alarm akan hidup apabila nilai pembacaan dari sensor MQ-2 melebihi dari nilai ambang atau tetapan yang sudah ditentukan. Berikut ini merupakan gambaran hubungan buzzer dengan arduino uno.
Gambar 18. Koneksi pin arduino uno dengan buzzer
3.2.3 Interfacing dan Implementasi Modul MAX-3232
MAX-3232 digunakan untuk menghubungkan arduino uno dengan ethernet
WIZ110SR, dalam hal ini MAX-3232 digunakan dengan cara menghubungkan konverter RS-232 pada MAX-3232 dan ethernet WIZ110SR. Berikut ini adlah gambar hubungan MAX-3232 dengan arduino uno.
Gambar 19. Koneksi pin arduino dengan modul MAX-3232
Gambar 19 menunjukkan pin D0 dan pin D1 pada arduino uno secara berurutan terhubung dengan pin RX dan TX pada 3232 dan vcc pada MAX-3232 terhubung dengan pin 5V arduino uno dan pin ground pada arduino uno terhubung dengan pin ground pada MAX-3232.
3.2.4 Modul Ethernet WIZ110SR
Dalam penelitian ini WIZ110SR digunakan sebagai pengirim data dari serial arduino kepada komputer modul ini dapat digunakan dengan software tambahan yaitu configuration tool yang digunakan untuk mengatur (setting) modul tersebut
dan software soket test sebagai penampil data pembacaan dari sensor.
Menghubungkan WIZ110SR dengan ardunino dilakukan dengan menggunakan MAX-3232 yang terhubung pada board arduino dan pada MAX-3232 terdapat port untuk serial konverter RS-232, dengan menggunakan konverter RS-232, MAX-3232 dihubungkan dengan port serial RS-232 pada ethernet WIZ110SR dan pada modul
ethernet WIZ110SR juga terdapat port serial untuk konverter RJ-45 yang digunakan
untuk menghubungkan WIZ110SR dengan komputer.
Gambar 20. Modul ethernet WIZ110SR
1
2
Berikut ini merupakan penjelasan dari gambar 20 yaitu: 1. Port serial RS-232.
2. Port serial RJ-45.
3.3 Diagram Alir Program
Gambar 21. Diagram alir program
Berikut ini merupakan penjelasan dari gambar (21) diagram blok rangkaian yaitu:
Alarm
Temperatur ≥
Ambang Mulai
Kirim ke PC Cek Sensor Temperatur dan Kelembaban (DHT22),
1. Program dirancang untuk menginisialisasi setiap port yang digunakan, inisialisasi port ini berfungsi untuk mengatur pin-pin input dan output arduino yang digunakan dalam rangkaian.
2. Cek tiap-tiap sensor yang digunakan yakni sensor pergerakan, sensor kelembaban dan suhu, sensor cahaya, dan sensor gas dan asap disekitar sistem.
3. Apabila pembacaan nilai temperatur oleh sensor DHT-22 ≥ temperatur acuan maka alarm akan dihidupkan sebagai tanda jikalau suhu ruangan sudah melebihi batas normal dan akan mengirim data pada komputer serta mencetak
(Over Heat) sebagai peringatan.
4. Apabila pembacaan nilai temperatur oleh sensor DHT-22 ≤ temperatur acuan maka lampu LED hijau akan dihidupkan sebagai tanda jikalau temperatur ruangan kurang dari temperatur normal dan akan mengirim data pada komputer serta mencetak (Low Temperature) sebagai peringatan.
5. Apabila pembacaan nilai intensitas cahaya yang didapatkan sensor LDR < intensitas acuan maka LED merah akan dihidupkan sebagai tanda jikalau intensitas cahaya disekitar sistem lebih rendah dari intensitas acuannya. 6. Apabila sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan didalam area sekitar
sistem maka akan dibunyikan alarm sebagai pertanda adanya pergerakan disekitar area sistem serta mencetak (Motion Detected) pada komputer sebagai peringatan.
7. Apabila pembacaan nilai asap dan gas oleh sensor MQ2 > asap dan gas acuan yang diberikan maka alarm akan dibunyikan sebagai pertanda adanya asap dalam nilai yang besar di area sekitar sistem. dan akan mengirim data pada komputer serta mencetak (Status asap : YES) sebagai peringatan.
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Board Arduino Uno
Pengujian ini dilaksanakan guna menguji board arduino uno dapat berfungsi atau tidak. Pada pengujian ini menggunakan serial monitor arduino untuk mengirim kode ASCII dari komputer ke board arduino uno untuk menghidupkan dan mematikan LED yang mana kode ASCII (A) digunakan untuk menghidupkan LED dan kode ASCII (B) untuk mematikan LED. Berikut ini merupakan urutan diagram blok pengujian board arduino uno.
Gambar 23. Diagram blok pengujian arduino uno
Berikut ini merupakan penjelasan dari gambar 4.1 diagram rangkaian yaitu:
Ya Mulai
Input Kode
Kode = A LED ON Cetak :
1. Program dirancang untuk menginisialisai setiap port yang digunakan, inisialisai port ini berfungsi untuk mengatur pin input dan output arduino yang digunakan dalam rangkaian.
2. Setelah inisialisasi port selesai maka akan dicetak:
(SELAMAT DATANG DIPENGUJIAN BOARD ARDUINO UNO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM ARDUINO DIBUAT OLEH SALMIDA POHAN Tekan A untuk menghidupkan LED ===========> DAN <=========== Tekan B untuk mematikan LED), komentar ini akan dicetak pada serial monitor arduino uno.
3. Untuk menjalankan program maka kode harus dimasukkan, dalam hal ini kode (A dan B) diketik pada serial monitor arduino dan kode ini nantinya akan dikirim pada board arduino uno yang digunakan.
4. Apabila kode yang dimasukkan adalah (A) maka LED akan dihidupkan, dan pada serial monitor akan dicetak komentar (A LED Kamu Sudah Dihidupkan).
5. Apabila kode yang dimasukkan adalah (B) maka LED akan dimatikan, dan pada serial monitor akan dicetak komentar (A LED Kamu Sudah dimatikan). 6. Apabila sudah selesai maka akan kembali pada pemasukan atau input kode
untuk mengulang proses selanjutnya.
Berikut ini adalah gambar dari hasil program tersebut:
(a) (b)
Gambar 25. (a) Tampilan hasil pengujian arduino uno dengan kode masukan (B) pada serial monitor arduino, (b) Tampilan LED dengan kode masukan (B)
4.2 Pengujian Modul Ethernet WIZ110SR
Modul ethernet WIZ110SR dapat diuji dengan menggunakan software
configuration tool. Configuration tool adalah program yang tersendiri untuk modul
WIZ110SR dimana pada program ini kita dapat mengatur konfigurasi jaringan antara komputer dan modul ethernet WIZ110SR. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk memastikan bahwa modul ethernet WIZ110SR dapat dikoneksikan dengan komputer. Pengujian ini dilakukan dengan menghubungkan modul ethernet
WIZ110SR langsung dengan komputer melalui jalur data serial. Berikut ini merupakan langkah - langkah pengujian modul ethernet WIZ110SR yaitu:
1. Buka software configuration tool yang telah diinstal pada komputer.
2. Setelah itu klik search yang terdapat pada configuration tool, maka local ip,
subnet dan gateway akan terisi secara otomatis.
3. Kemudian pada bagian operation mode klik mixed.
4. Selanjutnya klik serial pada configuration tool.
5. Selanjutnya akan muncul dialog serial, pada bagian speed isi sesuai dengan kecepatan kirim data pada arduino, dan data bit, parity, stop bit, dan flow
akan terisi secara otomatis.
7. Selanjutnya akan muncul dialog PING, pada kolom Host IP Address isi IP
address dari modul ethernet WIZ110SR.
8. Selanjutnya klik PING pada dialgog PING bila komputer merespon “Reply
from 192.168.11.2: bytes=32time<1ms TTL=104” Sebanyak empat kali dan
“Packets: Sent=5,Received=5,Lost=0” maka WIZ110SR telah siap untuk
digunakan.
Gambar 26. Tampilan hasil PING modul pengujian ethernet WIZ110SR.
4.3 Pengujian Sensor
Dalam hal ini sensor yang digunakan diuji dengan menggunakan arduino uno yang mana beberapa program dibuat untuk menguji hasil keluaran pembacaan data dari beberapa sensor tersebut.
4.3.1 Pengujian Sensor Temperatur dan Kelembaban (DHT-22)
Dalam pengujian sensor temperatur dan kelembaban menggunakan program dari arduino uno untuk membaca suhu dan kelembaban disekitar sistem. Berikut adalah hasil pembacaan dari nilai sensor tersebut.
Pengujian terhadap sensor DHT-22 membaca temperatur dan kelembaban disekitar sistem pengambilan data sensor ini diulang sebanyak 10 kali. Sensitifitas yang didapat dari hasil pengukuran ini untuk temperatur yaitu 0,013 Celcius dan untuk kelembabanya 0,042 RH, pada data sheet nilai sensitifitas sensor ini sendiri untuk temperatur yaitu 0,1 Celcius dan 0,1 %RH untuk kelembabanya, maka dari data hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa sensor bekerja dengan sangat baik.
4.3.2 Pengujian Sensor Gerakan (PIR)
Pengujian sensor Passive Infrared (PIR) diuji dengan letak sensor 1800 dan pada ketinggian 92cm pengujian sensor PIR dilakukan dengan cara mengirimkan program ke board arduino uno yang mana program tersebut diatur agar mengirim (Motion Detected) jika sensor mendeteksi adanya pergerakan disekitar sistem dan akan mengirim (Motion Ended) jika pergerakan sudah berhenti atau tidak dideteksi lagi.
Pada pengujian ini sensor PIR dapat mendeteksi pegerakan dari jarak yang dekat hingga jarak 7,5 meter. Berdasarkan data sheet dari sensor PIR ini memiliki jarak sensitifitas hingga (20 kaki) atau 6 meter dengan letak sensor 1800. Maka dengan membandingan jarak sensitifitas dari data sheet sensor ini dengan data dari hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sensor bekerja dengan sangat baik. Berikut ini tampilan pembacaan dari sensor tersebut pada serial monitor arduino.
4.3.3 Pengujian Sensor Cahaya (LDR)
Pengujian sensor cahaya (LDR) dilakukan dengan mengirimkan perintah dari program arduino ide untuk membaca tingkat kecerahan cahaya disekitar sistem pengujian ini dilakukan sebanyak dua kali yang pertama dilakukan didalam ruangan dengan sumber cahaya penerangan berupa cahaya lampu dengan jarak 3m dan dengan bantuan cahaya flashlight dari handphone dan yang kedua dilakukan saat malam hari dengan sumber cahaya yang minim . Berikut ini adalah hasil pembacaan dari sensor LDR pada arduino dengan menggunakan cahaya lampu dan hasil pembacaan dari sensor saat malam hari dengan cahaya yang minim.
Hasil pengujian pembacaan sensor LDR dengan sumber cahya penerangan berupa cahaya lampu dengan jarak 3m dan dengan bantuan cahaya flashlight dari
handphone berfariasi dari 250 sampai 286 lux berdasarkan pada data sheet sensor
LDR dengan sumber cahaya bola lampu 1 watt MES pada jarak 0,1 m maka lux cahyanya 100 dan pada cahaya pendar nilai lux cahayanya 500 lux, maka berdasarkan pada data hasil pembacaan sensor tersebut dapat disimpulkan bahwa sensor LDR pada pengujian ini dalam kondisi yang baik. Berikut ini adalah tampilan serial monitor arduino saat pengujian sensor LDR dengan sumber cahaya lampu dan
flash light. Hasil pengujian LDR ditunjukkan pada gambar (29) dan gambar (30),
nilai lux LDR dihitung dengan menggunakan persamaan (3) pada bab 2.
Gambar 29. Tampilan hasil pengujian sensor LDR dengan sumber cahaya lampu dan
flashlight dari handphone pada serial monitor arduino
Gambar 30. Tampilan hasil pengujian sensor LDR saat malam hari dengan sumber cahaya yang minim pada serial monitor arduino
4.3.4 Pengujian Sensor Asap dan Gas (MQ - 2)
Pengujian sensor MQ2 dilakukan dengan mengirim perintah program pada board arduino uno dan pengujian ini dilakukan didalam ruangan bebas asap. Nilai dari resistansi sensor ini akan berubah-ubah sebanding dengan konsentrasi gas yang terdeteksinya. Perubahan nilai tahanan dari sensor ini akan dikonversi menjadi nilai PPM. Dalam pengujian ini ditambahkan komponen tambahan yaitu resistor beban agar hasil pembacaan sensor bernilai tegangan dan tegangan ini kemudian akan dikonversikan menjadi PPM (part per million). Hasil pengujian MQ-2 ditunjukkan pada gambar (31), nilai PPM MQ-2 dihitung dengan menggunakan persamaan (8) pada bab 2.
Dari pengujian diperoleh konsenstasi gas dan asap dalam ruangan yaitu berkisar dari 812 PPM hingga 3315 PPM. Pada data sheet sensor MQ-2 ini konsenstrasi gas dalam ruangan berkisar dari 300 PPM hingga 10000 PPM.
4.4 Pengujian Alat Secara Keseluruhan
Setelah dilakukan pengujian terhadap masing-masing sensor, board arduino uno dan modul ethernet WIZ110SR, maka dilakukan pengujian secara langsung terhadap masing-masing sensor yaitu pengukuran temperatur dan kelembaban pada DHT22, gerakan pada PIR, nilai kecerahan cahya pada LDR, nilai gas dan asap pada MQ-2 dan hasil pengukuran setiap sensor ini akan dikirim menggunakan WIZ110S ke komputer dan dimonitoring dengan menggunkan software soket test.
Dalam program yang dikirim pada arduino uno telah diatur agar mencetak beberapa komentar dan pada beberapa kondisi akan menghidupkan LED dan alarm.
Jika suhu melebihi ambang maka akan dicetak “OVER HEAT” dan alarm akan
dihidupkan sebagai tanda peringatan, bila suhu dibawah ambang maka akan dicetak
“LOW TEMPERATURE” dan LED akan dihidupkan sebagai peringatan, bila suhu berada dalam bata normal yang telah ditentukan maka akan dicetak “DO NOTHING! TEMPERATURE IS NORMAL", dan apabila ada gerakan disekitar sistem maka
akan dicetak “Motion Detected” dan alam akan dihidupkan sebahai tanda peringatan dan jika gerakan sudah berhenti maka akan dicetak “Motion Ended”, apabila nilai
kecerahan cahaya lebih kecil dari ambang yang sudah ditentukan maka LED akan dihidupkan hal ini dimaksudkan untuk menghemat listrik dengan membuat lampu otomatis, dan jika nilai asap dan gas lebih besar dari ambang yang sudah ditentukan
maka akan dicetak “Status Asap: YES” dan alarm akan dihidupkan sebagai tanda
peringatan dan apabila asap dan gas sudah dibawah ambang maka akan dicetan
“Status asap: NO” Berikut ini merupakan gambar hasil dari pengujian alat secara
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil rancangan, pengujian serta analisa yang telah dilakukan sensor secara bersamaan langsung melakukan pengukuran, pengukuran sensor tersebut disetting dengan program arduino agar dapat dimanfaatkan menjadi sistem pengaman., rancangan komunikasi antara arduino dengan modul ethernet WIZ110SR berhasil dilakukan komunikasi antara arduino dengan modul ethernet WIZ110SR disini menggunakan konverter tegangan RS-232 dan modul MAX-3232 untuk membuat komunikasi serial antara komputer dengan arduino uno lebih stabil, maka dapat diambil kesimpulan bahwa rancangan sistem pengaman rumah multi sensor berbasis arduino dengan pengiriman informasi secara langsung berhasil dilakukan dengan menggunakan modul ethernet WIZ110SR, informasi dapat diakses setiap saat secara langsung melalui komputer pada program soket test.
5.2 Saran
1. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnya memperhatikan letak sensor agar tingkat sensitivitas dari sensor lebih akurat.
