RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN DAN ALARM GEMPA SERTA KONTROL LAMPU OTOMATIS PADA RUMAH MENGGUNAKAN SMS BERBASIS ATMEGA328
SKRIPSI
ADE FADHLI KURNIAWAN 170821010
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN DAN ALARM GEMPA SERTA KONTROL LAMPU OTOMATIS PADA RUMAH MENGGUNAKAN SMS BERBASIS ATMEGA328
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ADE FADHLI KURNIAWAN 170821010
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN DAN ALARM GEMPA SERTA KONTROL LAMPU OTOMATIS PADA RUMAH MENGGUNAKAN SMS BERBASIS ATMEGA328
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2019
Ade Fadhli Kurniawan 170821010
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil‟alamiin, puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Rancang bangun sistem keamanan dan alarm gempa serta kontrol lampu otomatis pada rumah menggunakan sms berbasis ATMega328”.
Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW, semoga kita mendapatkan syafa‟atnya dikemudian hari kelak. Aamiin.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa hormat maupun ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini yaitu kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU
3. Bapak Awan Maghfirah, S.Si.,M.Si. sebagai pembimbing yang telah berkontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini
4. Dosen-dosen di Departemen Fisika yang telah memberikan ilmu selama penulis mengenyam perkuliahan.
5. Seluruh Staf Pegawai departemen Fisika FMIPA USU yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
6. Ayah dan mama tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moril dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini.
7. Abang saya Ade Ilham Wirawan S.Psi serta kakak saya Aisyah Haq Iriawan yang telah memberikan support, dan motivasi, dalam menyelesaikan Skripsi ini.
8. Teman – teman yang berperan penting dalam memberikan masukan dan saran untuk penulis dalam penyelesaian skripsi yang baik.
9. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca. Semoga hasil skripsi ini menjadi ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca. Aamiin Ya Rabbal‟alamin.
Medan, Oktober 2019
Ade Fadhli Kurniawan
RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN DAN ALARM GEMPA SERTA KONTROL LAMPU OTOMATIS PADA RUMAH MENGGUNAKAN SMS BERBASIS ATMEGA328
ABSTRAK
Telah dirancang prototipe sistem keamanan dan alarm peringatan gempa serta kontrol lampu otomatis pada rumah menggunakan SMS berbasis ATMega328. Alat ini terdiri dari tag RFID sebagai identitas untuk mengakses RFID reader, sensor photoelektrik sebagai pendeteksi adanya buka paksa pada pintu, Modul SIM 800L untuk mengirim dan menerima SMS, sensor SW-420 sebeagai pendeteksi getaran, motor servo sebagai pengunci pintu, buzzer sebagai alarm peringatan gempa dan buka paksa pada pintu dan LED sebagai penerangan pada rumah. Software pada alat ini menggunakan bahasa pemrograman C. Prinsip kerja dari alat ini secara umum adalah sistem minimum akan aktif saat terhubung dengan sumber tegangan 220V.
Setelah sistem aktif, maka mikrokontroler akan menjalankan perintah yang sudah diberikan. Pada saat sistem hidup, tag RFID didekatkan pada RFID reader agar dapat dibaca dan diproses ke mikrokontroler agar memberikan perintah kepada motor servo untuk membuka kunci pintu serta memberi perintah kepada photoelektrik agar SMS peringatan buka paksa tidak di kirimkan dan buzzer tidak di aktifkan. Apabila terjadi buka paksa, maka pemilik rumah akan mendapatkan sms peringatan maling dan buzzer berbunyi. Kemudian sensor SW-420 akan memberi perintah ke mikrokontroler ATMega328 untuk menghidupkan buzzer saat mendeteksi getaran.
Kemudian Modul GSM 800L menerima perintah berupa SMS untuk menghidupkan dan mematikan lampu dari jarak jauh secara otomatis.
Kata Kunci : ATMega328, RFID, Photoelektrik, SW-420, Modul GSM 800L
DESIGN AND DEVELOPMENT OF SAFETY SYSTEM,
EARTHQUAKE ALARM, AND AUTOMATIC LIGHT CONTROL AT HOME USING SMS BASED ON ATMEGA328
ABSTRACT
A prototype of a safety system and earthquake warning alarm as well as automatic light control at home using SMS based on ATMega328 jas been designed. This device consists of an RFID tag as an identity to access the RFID reader, photoelectric sensor as a detection of forced open at the door, 800L SIM Module to send and receive SMS, SW-420 sensor as a vibration detector, servo motor as a door lock, buzzer as a warning alarm for earthquake and forced opening on the door and LED as lighting in the house. Software on this device uses the C programming language. The working principle of this device in general is the minimum system will be active when connected to a 220V voltage source. After the system is active, the microcontroller will run the commands that have been given. When the system is running, the RFID tag is brought close to the RFID reader so that it can be read and processed to the microcontroller to give commands to the servo motor to open the door lock and give commands to the photoelectric so that the SMS forced warning is not sent and the buzzer is not activated. If there is a forced opening, then the homeowner will get a burglar warning message and a buzzer sounds. Then the SW- 420 sensor will give a command to the ATMega328 microcontroller to turn on the buzzer when it detects vibration. Then the GSM 800L Module receives an SMS command to turn on and off the lights remote distance automatically.
Keywords: ATMega328, RFID, Photoelectric, SW-420, GSM 800L Module
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN i
PERNYATAAN ii
PENGHARGAAN iii
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR LAMPIRAN xii
DAFTAR SINGKATAN xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. LatarBelakang 1
1.2. RumusanMasalah 2
1.3. BatasanMasalah 3
1.4. TujuanPenelitian 3
1.5. ManfaatPenelitian 3
1.6. Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Short Message Service (SMS) 5
2.1.1 AT Command untuk Komunikasi dengan SMS-Centre 5 2.1.2 Membuat Proyek Antarmuka Mikrokontroler dan Handphone 6
2.1.3 Modem GSM 6
2.2. Mikrokontroler 7
2.2.1 Arduino 8
2.2.2 Mikrokontroler ATMega328 8
2.2.3 Arduino Nano 10
2.2.4 Konfigurasi Pin Arduino Nano 10
2.2.5 Spesifikasi Arduino Nano 13
2.2.6 Sumber Daya Arduino 13
2.3. Sensor 14
2.3.1 Sensor Photoelektrik LM393 14
2.3.2 Sensor Vibration SW-420 15
2.4. RFID (Radio Frequency Identification) 15
2.4.1 Transponder/Tag 17
2.4.2 RFID Reader 18
2.4.3 Cara Kerja Perpindahan Data Pada RFID Reader 20
2.5. Lampu LED (Light Emiting Diode 20
2.6. Buzzer 21
2.7. Motor Servo 22
2.7.1 Prinsip Kerja Motor Servo 23
BAB 3 METODE PENELITIAN 24
3.1. Diagram Blok 24
3.1.1. Fungsi setiap blok 24
3.2. Rangkaian Mikrokntroler ATMega328 (Arduino Nano) 25
3.3. Rangkaian RFID reader dan tag RFID 25
3.4. Rangkaian Photoelektrik 26
3.5. Rangkaian Sensor Vibration SW-420 27
3.6. Rangkaian Modul GSM 800L 27
3.7. Rangkaian Motor Servo 28
3.8. Rangkaian Buzzer dan LED 28
3.9. Flowchart 29
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 30
4.1. Pengujian Mikrokontroler ATMega328 30
4.2. Pengujian RFID 33
4.3. Pengujian Modul GSM 34
4.4. Pengujian Photoelektrik 35
4.5. Pengujian Buzzer 36
4.6. Pengujian Sensor Vibration SW-420 36
4.7. Pengujian LED 1 / Lampu Luar 37
4.8. Pengujian LED 2 / Lampu Dalam 37
4.8. Pengujian Keseluruhan 37
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1. Kesimpulan 41
5.2. Saran 41
DAFTAR PUSTAKA 42
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman
1. Konfigurasi Pin Arduino Nano 11 2. Pengujian Pin Mikrokontroler ATMega328 (Arduino 1) 30 3. Pengujian Pin Mikrokontroler ATMega328 (Arduino 2) 32
4. Pengujian Tag RFID 33
5. Pengujian deteksi jarak tag ID terhadap RFID reader 34 6. Pengujian sensor photoelektrik. 36
7. Pengujian Buzzer 36
8. Pengujian sensor vibration SW-420 36 9. Pengujian LED1 / Lampu Luar 37 10. Pengujian LED 2 / Lampu Dalam 37 11. Pengujian akses pintu dengan Tag RFID 38 12. Pengujian Modul GSM saat mengirim SMS ke ponsel 39 13. Pengujian Modul GSM saat menerima SMS dari ponsel 39 14. Pengujian Sensor Vibration SW-420 dengan buzzer 40
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar Judul Halaman
2.1 Modul SIM800L 7
2.2 Arduino 8
2.3 Bagian depan arduino nano 10 2.4 Bagian belakang arduino nano 10 2.5 Konfigurasi pin layout arduino nano 13 2.6 Sensor Photoelektrik 15 2.7 Sensor Vibration SW-420 15 2.8 Tag RFID / Card ID 18
2.9 RFID reader 19
2.10 LED (Light Emiting Diode) 21
2.11 Buzzer 22
2.12 Motor Servo 23
3.1 Diagram Blok 24
3.2 Rangkaian Arduino Nano 25 3.3 Rangkaian RFID reader dan tag RFID 26 3.4 Rangkaian Sensor Photoelektrik 26 3.5 Rangkaian Sensor Vibration SW-420 27 3.6 Rangkaian Modul GSM 800L 27 3.7. Rangkaian Motor Servo 28 3.8. Rangkaian Buzzer dan LED 28
3.9. Flowchart 29
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega328 30 4.2 Format SMS pada layar handphone saat percobaan 35
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Rangkaian lengkap Lampiran 2. Program lengkap
Lampiran 3. Gambar alat dalam miniatur rumah Lampiran 4. Datasheet
DAFTAR SINGKATAN
RFID = Radio Frequency Identification SMS = Short Message Service
GSM = Global System for Mobile LED = Light Emiting Diode PDU = Protocol Data Unit PWM = Pulse Width Modulation WORM = Write One/Read Many
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada masa sekarang ini, perkembangan teknologi sangat pesat seiring dengan kemajuan maupun perubahan pola pikir manusia yang semakin maju. Keinginan untuk menciptakan sesuatu yang dapat memudahkan dalam berbagai kegiatan di kehidupan sehari-hari. Kebutuhan akan suatu sistem yang dapat memberikan keamanan yang sangat dibutuhkan manusia. Berbagai cara dilakukan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Hal ini disebabkan oleh banyaknya tingkat kejahatan pencurian yang semakin berkembang. Untuk itu dibutukan suatu sistem yang mampu mencegah tingkat kejahatan yang semakin marak terjadi. Kurangnya tingkat keamanan dan mahalnya biaya pengamanan ekstra menjadi seringnya terjadi pencurian dan pembobolan pada rumah. Walaupun ketika pada saat meninggalkan rumah, merasa yakin bahwa rumah tersebut telah terkunci dengan baik.
Namun pada kenyataan kasus pembobolan rumah pada zaman sekarang dengan mudahnya para pencuri membuka pengunci pada pintu yang terpasang hanya dengan seutas kawat atau pun dengan kunci tiruan lainnya. Keahlian para pencuri semakin hebat, oleh karena itu harus dipikirkan bagaimana caranya agar rumah tetap terjaga dan bebas dari para pencuri atau pembobol.
Dan pada masa sekarang ini sering terjadi peristiwa alam yang harus membuat kita tetap selalu waspada dan berantisipasi. Salah satu contoh peristiwa alam yang sering terjadi saat ini adalah gempa bumi. Gempa bumi adalah getaran dalam bumi yang terjadi sebagai akibat dari terlepasnya energi yang terkumpul secara tiba - tiba dalam batuan yang mengalami deformasi. Indonesia termasuk dalam negara yang sering dilanda bencana gempa bumi. Berbagai usaha bias dilakukan untuk meminimalisir dampak gempa bumi, seperti sosialisasi penyelematan gempa, pembuatan bangunan tahan gempa dan perancangan alarm gempa bumi. Alarm gempa bumi sebaiknya ada di rumah dan kantor, sehingga dapat memberikan peringatan bila terjadi gempa dan menginstruksikan langkah - langkah yang harus dilakukan.
Peningkatan kriminalitas serta keahlian para pencuri yang semakin tinggi dan gempa bumi yang semakin sering terjadi, membuat penulis memperoleh ide atau gagasan inovasi rancang bangung sistem keamanan dan alarm gempa serta kontrol lampu otomatis pada rumah menggunakan SMS berbasis ATMega328 yang tentunya dengan sistem pengamanan yang tinggi, modul GSM sebagai informasi keamanan jika terjadi pembobolan pada pintu rumah serta dapat digunakan untuk menghidupkan serta mematikan lampu secara otomatis dan buzzer sebagai alarm peringatan jika ada yg mencoba mendorong pintu secara paksa dan juga sebagai alarm peringatan bila telah terjadi gempa bumi. Rancangan keamanan ini tidak mengandalkan mekanik sebagai interfacenya melainkan menggunakan perangkat elektronik yang cukup sulit untuk dibobol karena selain diperlukan pengetahuan mengenai elektronik, para pelaku kriminalitas juga harus memilki pengetahuan dibidang pemrograman dan teknologi informasi. Berbeda dengan kunci mekanik, kunci elektronik pada rancangan keamanan ini menggunakan Tag RFID berfungsi sebagai alat pelabelan suatu objek yang di dalamnya terdapat sebuah data tentang objek tersebut. Kemudian reader RFID digunakan sebagai alat scanning atau pembaca informasi yang ada pada tag RFID tersebut, database digunakan sebagai pelacak dan penyimpan informasi tentang objek-objek yang dimiliki oleh tag RFID.
Modul GSM sebagai informasi keamanan berupa SMS yang akan dikirimkan pada ponsel dengan nomer gsm yang telah terprogram dan sebagai pengontol lampu otomatis. Dan sensor SW-420 sebagai pendeteksi getaran untuk mendeteksi adanya gempa.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah sistem keamanan rumah pada pintu dengan menggunakan RFID sebagai akses pintu rumah, merancang alarm peringatan gempa serta menggunakan Modul GSM sebagai informasi keamanan dan pengontrol penerangan pada rumah.
1.3 Batasan Masalah
Untuk memfokuskan penelitian ini, maka disusunlah batasan masalah yang akan di teliti yaitu sebagai berikut :
1. Melakukan pembacaan pada tag RFID
2. Melakukan proses pengiriman sms dengan modul GSM
3. Melakukan simulasi peringatan gempa dengan menggunakan getaran buatan 4. Prototype ini menggunakan Mikrokontroller ATMega328, sensor SW-420,
sensor photoelektrik, buzzer, motor servo, RFID, LED, dan modul GSM sebagai sistem informasi jika terjadi pembobolan dan pengontrol penerangan pada rumah.
1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Merancang sebuah sistem simulasi keamanan pada rumah.
2. Merancang sebuah sistem simulasi peringatan gempa pada rumah
3. Mengimplementasikan hasil rancangan suatu sistem keamanan dalam bentuk miniatur.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini memiliki manfaat yakni:
Menciptakan keamaan pada rumah dan alarm peringatan gempa serta membuat lampu otomatis yang dikontrol dari jarak jauh agar dapat membantu manusia dalam kehidupan sehari hari
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penyusunan proposal penelitian maka dalam hal ini penulis membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi dari tiap-tiap bab.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teori-teori yang mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang perancangan system yang menjadi pokok bahasan dalam penelitian ini
BAB IV : HASIL DAN ANALISA
Bab ini meliputi hasil penelitian dan pembahasan.
BAB V : KESIMPULAN AN SARAN
Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam pengembangan rancangan tersebut.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Short Message Service (SMS)
SMS adalah fasilitas yang dimiliki oleh jaringan GSM (Global System for Mobile Communication) yang memungkinkan pelanggan untuk mengirimkan dan menerima pesan-pesan singkat sepanjang 160 karakter. SMS ditangani oleh jaringan melalui suatu pusat layanan atau SMS Service Center (SMS SC) yang berfungsi menyimpan dan meneruskan pesan dari sisi pengirim ke sisi penerima. Di balik tampilan menu Messages pada sebuah ponsel sebenarnya terdapat AT Command 2x yang bertugas mengirim/menerima data ke dan dari SMS Centre. AT Command tiap- tiap SMS device bisa berbeda-beda, tetapi pada dasarnya sama. Perintah-perintah AT Command biasanya disediakan oleh vendor alat komunikasi yang kita beli. Jika tidak ada, kita dapat mengunduhnya dari Internet.
2.1.1 AT Command untuk Komunikasi dengan SMS-Centre
Pada ponsel GSM terdapat fasilitas pengaksesan data melalui koneksi serial atau dengan antarmuka infra merah. Untuk mengakses data, diperlukan urutan instruksi pada antarmuka ponsel. ETSI (European Telecommunication Standards Institute) menstandarkan instruksi tersebut dalam spesifikasi teknik GSM pada dokumen GSM 07.07 dan GSm 07.05, di mana setiap ponsel harus mengacu pada instruksi tersebut. Seperti pada pedoman instruksi antarmuka pada modem, instruksi ponsel diawali dengan karakter AT dan diakhiri dengan enter atau ODh. Perintah yang diterima akan direspons dengan diterimanya data „OK‟ atau „ERROR‟.
Instruksi yang diterima oleh ponsel dan sedang diproses akan terinterupsi oleh instruksi lain yang datang sehingga setiap pengiriman instruksi harus menunggu datangnya respons dari ponsel baru dengan dikirimnya instruksi berikut.
Beberapa AT Command yang penting untuk SMS adalah:
1. AT+CMGS : untuk mengirim SMS 2. AT+CMGL : untuk memeriksa SMS 3. AT+CMGD : untuk menghapus SMS
AT Command untuk SMS biasanya diikuti oleh data I/O yang diwakili oleh unit-unit PDU. Data yang mengalir ke/dari SMS-Centre harus berbentuk PDU (Protocol Data Unit). PDU berisi bilangan-bilangan heksadesimal yang mencerminkan bahasa I/O. PDU terdiri atas beberapa Header. Header untuk mengirim SMS ke SMS-Centre berbeda dengan SMS yang diterima dari SMS- Centre.
2.1.2 Membuat Proyek Antarmuka Mikrokontroler dan Handphone
Setelah mengetahui format pengiriman dan penerimaan menggunakan SMS, kita dapat mengaplikasikannya pada sebuah sistem elektronis menggunakan mikrokontroler yang dapat mengontrol relay dari jarak jauh menggunakan SMS.
Demikian juga tanda bahaya yang dikirimkan ke handphone kita melalui SMS apabila terdapat penekanan tombol pada pind, 2. Penekanan tombol dapat di ganti dengan suatu sensor untuk merealisasikan sistem peringatan dengan SMS yang sebenarnya.
Untuk setiap pengiriman SMS, diperlukan data baku sesuai penetapan dokumen spesifikasi dari organisasi ETSI (European Telecounication Standards Institute) pada dokumen spesifikasi GSM 03.04 dan GSM 03.38. Format SMS dibagi menjadi beberapa segmen data di mana setiap segmen memiliki maksud dan spesifikasi. Segmen tersebut adalah nomor SMS Center, nomor telepon tujuan, byte untuk keperluan setting sms, dan yang terpenting adalah isi pesan SMS yang telah diubah dalam bentuk PDU. (Lingga,2006)
2.1.3 Modem GSM
Modem GSM adalah sebuah perangkat elektronik yang berfungsi sebagai alat pengirim dan penerima pesan SMS. Tergantung dari tipenya, tapi umumnya alat ini berukuran cukup kecil, ukuran sama dengan pesawat telepon seluler GSM. Sebuah modem GSM terdiri dari beberapa bagian, di antaranya adalah lampu indikator, terminal daya, terminal kabel ke komputer, antena dan untuk meletakkan kartu SIM.
Pada penelitian ini saya menggunakan modul SIM800L sebagai modem GSM karena modul SIM800L mudah didapatkan dan harga lebih murah dibandingkan dengan modul yang lain. Modul SIM800L GSM/GPRS adalah bagian yang berfungsi
untuk berkomunikasi antara pemantau utama dengan Handphone. ATCommand adalah perintah yang dapat di berikan modem GSM/CDMA seperti untuk mengirim dan menerima data berbasis GSM/GPRS, atau mengirim dan menerima SMS.
SIM800L GSM/GPRS dikendalikan melalui perintah AT. AT+Command adalah sebuah kumpulan perintah yang digabungkan dengan karakter lain setelah karakter
„AT‟ yang biasanya digunakan pada komunikasi serial. Dalam penelitian ini ATcommand digunakan untuk mengatur atau memberi perintah modul GSM/CDMA.
Gambar 2.1 Modul SIM800L
2.2 Mikrokontroller
Mikrokontroller adalah sebuah system computer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input-outnput. Mikrokontroller adalah salah satu dari bagian dasar dari suatau system computer. Meskipun mempunyai bentuk jauh lebih kecil dari suatu computer pribadi dan computer miniframe, mikrokontroller di bangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana computer menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang di terima dan di program yang di kerjakan.
Mikrokontrolller ada paada perangkat elektronik juga dipakai untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, maupun robot industry.
Mikrokontroller juga di gunakan didalam produk dan alat yang di kendalikan secara otomatis, seperti system control mesin, remote control, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga di bandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroller membuat control elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis.(Syahwil,2013)
2.2.1 Arduino
Board arduino adalah tempat di mana code yang anda tulis akan di eksekusi.
Board hanya bisa mengontrol dan merespon pada sinyal listrik, jadi komponen tertentu yang terpasang dengannyalah yang memungkinkannya bisa berinteraksi dengan dunia sesungguhnya. Komponen ini bisa berupa sensor,mengkonversi beberapa aspek dari lingkungan nyata menjadi listrik dari board bisa merasakannya, atau actuator yang mendapatkan lisrik dari board dan mengkonversinya menjadi sesuatu yang bisa mengubah lingkungan nyata. Board yang paling terkenal berisi sebuah konektor USB yang bisa digunakan untuk menyalurkan daya dan koneksi untuk meng-upload software anda kedalam board.(Susanto,2018)
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB
Gambar 2.2 Arduino
Apakah arduino? Arduino adalah merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler yang bersifat open source. Didalam rangkaian board arduino terdapat mikrokontroler AVR seri ATMega 328 yang merupakan produk dari Atmel.
(Bandura,2008)
2.2.2 Mikrokontroller ATMega 328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2KB dari flash memori sebagai bootloader. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karenaa EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
5. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
6. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroler ATMega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Aritmatika Logic Unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register sebaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R9), dan register Z (gabungan R30 dan R31).
Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer / Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainya. Regiser-register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
(Bandura,2008)
2.2.3 Arduino Nano
Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller
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.
Gambar 2.3 Bagian depan arduino nano
Gambar 2.4 Bagian belakang arduino nano 2.2.4 Konfigurasi Pin Arduino Nano
Konfigurasi pin Arduino Nano.Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut Konfigurasi pin Arduino Nano.
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.
2. GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.
3. AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
4. RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino
5. Serial RX (0) merupakan pin yang berfungsi sebagai penerima TTL data serial.
6. Serial TX (1) merupakan pin yang berfungsi sebagai pengirim TT data serial.
7. External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
8. Output PWM 8-Bitmerupakan pin yang berfungsi untuk analogWrite.
9. SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.
10. LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH, maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.
11. Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference.(http://family-cybercode.com)
Tabel 1. Konfigurasi Pin Arduino Nano
Nomor Pin Arduino Nano Nama Pin Arduino Nano
1 Digital Pin 1 (TX)
2 Digital Pin 0 (RX)
3 & 28 Reset
4 & 29 GND
5 Digital Pin 2
6 Digital Pin 3 (PWM)
Nomor Pin Arduino Nano Nama Pin Arduino Nano
7 Digital Print 4
8 Digital Pin 5 (PWM)
9 Digital Pin 6 (PWM)
10 Digital Pin 7
11 Digital Pin 8
12 Digital Pin 9 (PWM)
13 Digital Pin 10 (PWM-SS)
14 Digital Pin 11 (PWM-MOSI)
15 Digital Pin 12 (MISO)
16 Digital Pin 13 (SCK)
18 AREF
19 Analog Input 0
20 Analog Input 1
21 Analog Input 2
22 Analog Input 3
23 Analog Input 4
24 Analog Input 5
25 Analog Input 6
26 Analog Input 7
27 VCC
30 Vin
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Layout Arduino Nano
2.2.5 Spesifikasi Arduino Nano
Berikut ini adalah Spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
1. MikrokontrolerAtmel ATmega328 2. 5 V Tegangan Operasi
3. 7-12VInput Voltage (disarankan) 4. 6-20VInput Voltage (limit)
5. Pin Digital I/O14 (6 pin digunakan sebagai output PWM) 6. 8 Pin Input Analog
7. 40 mA Arus DC per pin I/O
8. Flash Memory16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader
9. 1 KbyteSRAM (ATmega168) atau 2 Kbyte(ATmega328) 10. 512 ByteEEPROM (ATmega168) atau 1Kbyte (ATmega328) 11. 16 MHz Clock Speed
12. Ukuran1.85cm x 4.3cm.
2.2.6 Sumber Daya Arduino
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB, ketika Arduino
Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH. (http://family- cybercode.com)
2.3 Sensor
Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala – gejala atau sinyal – sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
Suatu peralatan yang memberitahukan kepada sistem kontrol tentang apa yang sebenarnya terjadi dinamakan sensor atau juga dikenal sebagai transduser.
Kebanyakan sensor bekerja dengan mengubah beberapa parameter fisik seperti temparatur atau posisi ke dalam sinyal listrik. Ini sebabnya mengapa sensor juga dikenal sebagai transduser yaitu suatu peralatan yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain. (Bandura,2008)
2.3.1 Sensor Photoelektrik LM393
Sensor fotoelektrik mendeteksi objek yang melewati antara kedua lengan.
Karena emitor dan penerima dibuat ke dalam satu alat. Sensor fotolistrik berbentuk U ini dirancang untuk nilai optimal dan merasakan kinerja dalam berbagai aplikasi manufaktur.
Alat ini biasa sering kita jumpai pada pendeteksi kecepatan motor, RPM, pengukur putaran, speedometer kendaraan, pembatan kecepatan, mekanisme system kerja printer, dan semua aplikasi yang memerlukan sensor sesuatu barang yang lewat yang akan di hitung. (https://www.aksesoriskomputerlampung.com)
Spesifikasi sensor ini:
a. Lebar celah 5mm
b. Terdapat lampu indikator status output high dan output low c. Ketika celah tertutup output high, ketika terbuka output low d. Tegangan kerja 3,3-5V
e. Format output digital DO (0 dan 1) f. Ukuran 3,2x1,4cm
g. Menggunakan comperator wide voltage LM393
Gambar 2.6 Sensor Photoelektrik
2.3.2 Sensor Vibration SW-420
Sensor getaran SW-420 Dilengkapi dengan papan breakout yang mencakup komparator LM 393 dan potensiometer on-board yang dapat disesuaikan untuk pemilihan ambang batas sensitivitas, dan LED indikasi sinyal.
Gambar 2.7 Sensor Vibration SW-420
Cara kerja modul:
a. Bila tidak ada getaran, sensor getaran terhubung dan nilai output rendah.
Lampu indicator menyala.
b. Bila terdeteksi getaran, sensor getaran segera terputus dan nilai output tinggi.
Lampu indicator tidak menyala.
c. Outputnya dapat langsung dihubungkan ke microcontroller untuk mendeteksi nilai rendah dan tinggi sehingga dapat diketahui apakah sedang terjadi getaran. (http://www.theorycircuit.com)
2.4 RFID (Radio Frequency Identification)
Radio Frequency Identification (RFID) merupakan sebuah teknologi yang menggunakan metoda autoID atau Automatic Identification.Auto-ID adalah
metoda pengambilan data dengan identifikasi objek secara otomatis tanpa ada keterlibatan manusia.Auto-ID bekerja secara otomatis sehingga dapat meningkatkan efisiensi dalam mengurangi kesalahan dalam memasukkan data.
RFID adalah teknologi penangkapan data yang dapat digunakan secara elektronik untuk mengidentifikasi, melaca dan menyimpan informasi yang sebelumnya tersimpan dalam id tag dengan menggunakan gelombang radio Radio frequency (RF) mengarah kepada gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang yang biasa digunakan pada radio communication. Rintisan tegnologi RFID dimulai saat seorang mata-mata Uni soviet(sekarang=Rusia) menemukan sistem pengiriman gelombang radio melalui informasi audio. Gelombang suara yang menggetarkan diagfragma yang telah dibentuk menjadi sebuah resonator yang memodulasi gelombang radio yang terpantul.Meskipun alat ini bukan sebuah identifikasi namun dianggap sebagai pendahulu teknologi RFID.Selain itu ada juga teknologi transponder IFF yang digunakan oleh tentara inggris pada perang dunia ke-2 untuk mengidentifikasi pesawat sebagai teman atau musuh.Perangkat RFID yang menjadi cikal bakal sistem RFID modern adalah Perangkat Mario Cardullo, karena menggunakan transponder radio pasif dengan memori.Paten dasar Cardullo meliputi penggunaan RF, suara dan cahaya sebagai media transmisi.RFID ditawarkan kepada investor pada tahun 1969 meliputi penggunaan dalam bidang transportasi, perbankan, keamanan dan medis.
Gelombang radio diklasifikasikan menurut frekuensinya, yang diukur dalam Kilo Hertz, Mega Hertz, atau Giga Hertz. Radio frequency berkisar dari Very Low Frequency (VLF), yang besarnya antara 10 sampai 30 KHz, hingga Extremely High Frequency (EHF), yang besarnya antara 30 sampai 300 GHz. RFID adalah teknologi yang mudah disesuaikan (fleksibel) dan baik, mudah digunakan, dan cocok digunakan untuk otomatisasi (automatic operation). Alat ini memiliki kelebihan yang tidak dimiliki oleh teknologi sistem identifikasi jenis lain. RFID dilengkapi dengan kemampuan pembacaan (read- only) ataupun baca tulis (read/write), tidak membutuhkan hubungan tambahan (line-of-sight) untuk pengoperasiannya, dapat berfungsi diberbagai macam kondisi lingkungan yang berbeda, dan memberikan tingkat integritas data yang tinggi. Selain itu, karena teknologi ini sangat sulit untuk ditiru/dipalsukan, RFID juga menyediakan tingkat keamanan yang tinggi. Gambar 1
merupakan teknologi RFID menggunakan frekuensi antara 50kHz hingga 2,5GHz.
RFID memiliki konsep yang hampir serupa dengan barcoding. Barcode sistem menggunakan reader dan label kode yang sudah ditambahkan pada tampilan fisik kartu, sedangkan RFID menggunakan reader dan perlengkapan khusus (special RFID devices) yang dimiliki oleh RFID yang sudah ditambahkan pada alat itu. Barcode menggunakan sinyal optikal untuk memindahkan informasi dari label ke reader, RFID menggunakan RF sinyal untuk memindahkan informasi dari RFID device ke reader (Suyoko,2012)
2.4.1 Tansponder/Tag
Sebuah RFID device (Kartu/tag) tidak secara active menghantarkan data kepada reader. RFID device dapat secara active mentransmisikan data ke reader, yang dikenal sebagai transponder (TRANSmitter + resPONDER), apabila transponder didekatkan kepada reader, sedangkan jika transponder berada diluar jangkauan reader maka tag akan menjadi passive. Tag ini diprogram untuk menerima data dari transponder jika berada dalam jangkauan reader. Tags bisa berfungsi sebagai pembaca (read- only), atau sebagai baca dan tulis (read/write), atau write one/read many (WORM), dan dapat menjadi active ataupun passive. Pada umumnya, active tags membutuhkan baterai untuk memberikan tenaga kepada tags transmitter atau radio penerima. Biasanya, sebagian besar komponen dalam tag bersifat passive.
Oleh karena itu, tag yang active mempunyai ukuran yang lebih besar dan harga lebih mahal dibandingkan dengan tag yang passive.Selain itu, fungsi active tag ditentukan oleh masa active dari baterai. Passive tag dapat berfungsi dengan atau tidak menggunakan baterai, karena passive tag telah diaplikasikan dengan program yang akan active apabila berada dalam jangkauan reader. Passive tag memantulkan transmisi sinyal RF kepada dirinya sendiri dari reader atau transceiver dan menambahkan informasi dengan cara memodulasikan pantulan dari sinyal RF.
Passive tag tidak membutuhkan baterai untuk memberikan energi tambahan agar dapat mengactivekan pantulan sinyal RF. Passive tag hanya menggunakan baterai untuk mengatur memori didalam tag atau memberikan energi pada komponen elektronik agar tag dapat memodulasikan pantulan sinyal RF. Tag RFID terdiri dari tiga jenis yaitu: active tag, Semi Passive Tag, Passive Tag. Active Tag mempunyai
power supply on-board seperti baterai. Ketika tag ingin mentransmisi data ke reader, tag mengambil daya dari baterai tersebut untuk mentransmisikan datanya. Karena itu, active tag dapat berkomunikasi dengan reader yang hanya mempuyai daya kecil dan dapat mentransmisikan informasi dalam range yang lebih jauh hingga mencapai 10 kaki. Semi Passive Tag, mempunyai baterai terintegrasi dan oleh karena itu tidak memerlukan energi dari medan pembaca untuk menggerakkan chip itu. Ini memungkinkan tag untuk berfungsi dengan tingkatan sinyal yang lebih rendah, menghasilkan yang lebih besar sampai 100 meter. Jaraknya terbatas karena tidak mempunyai pemancar terintegrasi, dan masih perlu menggunakan medan pembaca untuk komunikasi kembali ke pemancar itu.Passive Tag, tidak mempunyai power supply onboard. Tag ini mendapatkan daya mentransmisikan data dari sinyal yang dikirimkan dari reader. Oleh karena itu ukurannya lebih kecil dan lebih murah dari active tag. Tetapi range dari passive tag lebih dekat dibandingkan dengan active tag hanya 2 kaki saja. Bentuk fisik transponder/tag. (Suyoko,2012)
Gambar 2.8 Tag RFID / Card ID
Frekuensi kerja dari suatu sistem RFID merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam membangun suatu aplikasi berbasis teknologi ini. kerja yang kompatibel atau sama, Pada proyek akhir ini digunakan sistem RFIDreader dengan frekuensi kerja 125 KHz untuk RFID-tag berformat EM4001/sejenisnya.
2.4.2 RFID Reader
RFID reader mengatur RF transceiver untuk menerima sinyal RF, menerima sinyal dari tag melalui RF transceiver, mengkodekan identitas tag, dan mengirimkan identitas tersebut ke database dari tag ke komputer pusat. Reader
juga memberikan beberapa fungsi lain. Misalnya, aplikasi ETC termasuk dalam konsep penerimaan data dari input device lain seperti alat pendeteksi (detector), dan pengontrol gerbang maupun lampu. Reader control mengatur pengoperasian reader. Pengguna dapat mengubah pengoperasian dari reader sesuai dengan kebutuhan dengan mengatur perintah (commands) yang dikeluarkan oleh komputer pusat atau lokal terminal.C
Gambar 2.9 RFID Reader
Reader merupakan komponen pengidentifikasi pada sistem RFID, dengan teknologi yang digunakan untuk memungkinkan reader dalam melacak dan mengidentifikasi keberadaan tag. Sebuah pembaca RFID harus menyelesaikan dua buah tugas, yaitu:
1. Menerima perintah dari software aplikasi 2. Berkomunikasi dengan tag RFID
Pembaca RFID juga menjadi penghubung antara software aplikasi dengan antena yang akan meradiasikan gelombang radio ke tag RFID. Gelombang radio yang diemisikan oleh antena berpropagasi pada ruangan di sekitarnya. Akibatnya data dapat berpindah secara wireless ke tag RFID yang berada berdekatan dengan antena. Menurut bentuknya, reader dapat berupa reader bergerak seperti peralatan genggam, atau stasioner seperti peralatan point-of-sale di supermarket. Reader dibedakan berdasarkan kapasitas penyimpanannya, kemampuan pemrosesannya, serta frekuensi yang dapat dibacanya.
RFID Reader ID-12 mempunyai spesifikasi:
1. Tegangan pada kaki 11 adalah +4,6 Volt hingga +5,5 Volt 2. Frekuensi yang digunakan adalah 125 KHz
3. Keluaran data digital dapat berupa format ASCII ataupun format Wiegand pada kaki 8 dan kaki 9
4. Hanya dapat menangkap data dari RFID Tag Card yang berjenis EM 4001 2.4.3 Cara Kerja Perpindahan Data Pada RFID Reader
Perpindahan data terjadi ketika sebuah tag didekatkan pada sebuag reader dikenal sebagai coupling. Perbedaan frekuensi yang digunakan oleh RFID tag aktif dengan RFID tag pasif menyebabkan perbedaan metode perpindahan data yang digunakan pada kedua tag tersebut. Perpindahan data pada RFID tag pasif menggunakan metode magnetic. Metode magnetic terjadi pada frekuensi rendah.
Ketika medan gelombang radio dari reader didekati oleh tag pasif, koil antena yang terdapat pada tag pasif ini akan membentuk suatu medan magnet. Medan magnet ini akan menginduksi suatu tegangan listrik yang memberi tenaga pada tag pasif. Pada saat yang sama terjadi suatu tegangan jatuh pada beban tag. Tegangan jatuh ini akan terbaca oleh reader. Perubahan tegagan ini berlaku sebagai amplitude modulasi untuk bit data Ilustrasi untuk Inductive coupling. Backscatter coupling terjadi pada frekuensi tinggi. Sinyal radio frekuensi dipancarkan oleh reader (P1) dan diterima oleh tag dalam porsi kecil. Sinyal radio frekuensi ini
akan memicu suatu tegangan yang akan digunakan oleh tag untuk mengaktif atau menon-aktifkan beban untuk melakukan modulasi sinyal data. Gelombang refleksi yang dipancarkan tag dimodulasi dengan gelombang data carrier (P2) Gelombang yang termodulasi ditangkap oleh reader. (Suyoko,2012)
2.5 Lampu LED (Light Emitting Diode)
LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Cara kerjanya pun hampir sama dengan dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya. (https://teknikelektronika.com)
Gambar 2.10 LED (Light Emitting Diode)
2.6 Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hamper sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Di dalam tugas akhir ini buzzer digunakan sebagai indikator bahwa telah terjadi suatu pembobolan pada pintu rumah dan peringatan gempa (alarm). (https://teknikelektronika.com)
Gambar 2.11 Buzzer 2.7 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.. 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. Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya.Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah :
Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.
Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.
Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan.
Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.
Motor servo dapat dimanfaatkan pada pembuatan robot, salah satunya sebagai penggerak kaki robot. Motor servo dipilih sebagai penggerak pada kaki robot karena motor servo memiliki tenaga atau torsi yang besar, sehingga dapat menggerakan kaki
robot dengan beban yang cukup berat. Pada umumnya motor servo yang digunakan sebagai pengerak pada robot adalah motor servo 180o.
Gambar 2.12 Motor Servo
2.7.1 Prinsip Kerja Motor Servo
Sebenarnya prinsip kerja dari motor servo tak jauh berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut. Motor servo akan bekerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekwensi 50 Hz. Frekwensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah- tengah alias sudut nor derajat atau netral. Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam.
Sebaliknya pada saat kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam. Berikut gambar atau skema pulsa kendali motor servo. (http://elektronika-dasar.web.id)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Blok
Gambar 3.1 Diagram blok
3.1.1 Fungsi Tiap Blok
h. Blok tag RFID sebagai kartu identitas untuk diakses RFID reader i. Blok RFID reader sebagai pembaca tag RFID
j. Blok sensor photoelektrik untuk mendeteksi adanya buka paksa pada pintu k. Blok sensor SW-420 untuk mendeteksi getaran gempa
l. Blok modul SIM untuk mengirim dan menerima sms m. Blok motor servo sebagai pengunci pintu
n. Blok buzzer sebagai alarm gempa dan peringatan buka paksa pada pintu o. Blok LED sebagai penerangan pada rumah
Sensor SW-420
RFID Reader
Atmega 328
Lampu (LED) Buzzer Tag
RFID
Modul GSM
Motor Servo
Sensor Photoelektrik
3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 (Arduino Nano) Berikut ini adalah Spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
13. MikrokontrolerAtmel ATmega328 14. 5 V Tegangan Operasi
15. 7-12VInput Voltage (disarankan) 16. 6-20VInput Voltage (limit)
17. Pin Digital I/O14 (6 pin digunakan sebagai output PWM) 18. 8 Pin Input Analog
19. 40 mA Arus DC per pin I/O
20. Flash Memory16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader
21. 1 KbyteSRAM (ATmega168) atau 2 Kbyte(ATmega328) 22. 512 ByteEEPROM (ATmega168) atau 1Kbyte (ATmega328) 23. 16 MHz Clock Speed
24. Ukuran1.85cm x 4.3cm.
Skema rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATMega328 dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.2 Rangkaian Arduino Nano
3.3 Rangkaian RFID reader dan tag RFID
Radio Frequency Identification (RFID) merupakan sebuah teknologi yang menggunakan metoda autoID atau Automatic Identification. Auto-ID adalah metoda pengambilan data dengan identifikasi objek secara otomatis tanpa ada keterlibatan
manusia. Auto-ID bekerja secara otomatis sehingga dapat meningkatkan efisiensi dalam mengurangi kesalahan dalam memasukkan data Pada penelitian ini menggunakan RFID sebagai akses buka pintu dengan kartu yang memiliki kode tertentu yang sudah diprogram pada mikrokontroler. Adapun rangkaian RFID ditunjukkan pada gambar 3.3
Gambar 3.3 Rangkaian RFID reader dan tag RFID
3.4 Rangkaian Sensor Photoelektrik
Sensor photoelektrik mendeteksi objek yang melewati antara kedua lengan.
Sensor fotolistrik berbentuk U ini digunakan untuk mendeteksi adanya buka paksa pada pintu. Berikut skema rangkaian photoelektrik yang terhubung ke arduino pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Photoelektrik
3.5 Rangkaian Sensor Vibration SW-420
Sensor getaran SW-420 dilengkapi dengan papan breakout yang mencakup komparator LM 393 dan potensiometer on-board yang dapat disesuaikan untuk pemilihan ambang batas sensitivitas, dan LED indikasi sinyal. Berikut skema rangkaian pada sensor vibration SW-420.
Gambar 3.5 Rangkaian sensor vibrationSW-420
3.6 Rangkaian Modul GSM 800L
SIM800L adalah modul SIM yang digunakan pada penelitian ini. Modul SIM800L GSM/GPRS adalah bagian yang berfungsi untuk berkomunikasi antara alat dengan handphone. Berikut skema rangkaian pada modul GSM800L.
Gambar 3.6 Rangkaian Modul GSM 800L
3.7 Rangkain Motor Servo
Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industry, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti robot, pesawat, dan sebagainya.
Pada penelitian ini motor servo digunakan sebagai kunci membuka dan menutup pintu seperti gambar 3.7
Gambar 3.7 Rangkaian Motor Servo
3.8 Rangkaian Buzzer dan LED
Cara kerja rangkaian alarm buzzer yaitu ketika sinyal keluar dari mikrokontroler berlogika high, maka mikrokontroler akan mengirimkan sinyal kebuzzer sehingga memicu buzzer untuk bekerja. Ketika buzzer telah bekerja maka akan menciptakan suara yang telah diatur sesuai dengan instruksi yang telah diberikan pada mikrokontroler. LED digunakan sebagai penerangan pada rumah yang dikontrol menggunakan SMS agar dapat bekerja secara otomatis. Skema rangkaian buzzer dan LED yang digunakan sebagai berikut.
Gambar 3.8 Rangkain Buzzer dan LED
3.9 Flowchart
Terjadi Pembobolan Inialisasi
Kode Sesuai
Tidak
Ya
Selesai
Alarm Aktif
Getaran
Alarm Aktif Pintu Terkunci
Alarm Aktif Ya
Menerima SMS
LED ON
LED OFF Tidak
Pintu
Terbuka Mengirim SMS Mulai
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega328
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8. Pengujian ATMega 328 terlihat pada gambar.
Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroller ATMega328
ATMega328 menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya. Pengujian pin ATmega 8 dengan mengukur tegangan tertera pada tabel 1
Tabel 2. Pengujian Pin Mikrokontroler ATMega328 (Arduino 1)
Pin Tegangan Keluaran (V)
1 4,1
2 4,2
3 0
4 0
5 1,6
6 0
7 0
8 2,1
9 1,6
10 2,2
11 1,4
12 0,7
13 1,3
14 0
15 3,3
16 1,7
17 0
18 1,2
19 0,7
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
25 5
26 0
27 0
28 2,5
Tabel 3. Pengujian Pin Mikrokontroler ATMega328 (Arduino 2)
Pin Tegangan Keluaran (V)
1 1,4
2 4,2
3 0
4 0
5 2
6 1,8
7 1,8
8 0
9 0
10 0
11 2,8
12 3,9
13 1,9
14 0,8
15 3,3
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
25 5
26 0
27 0
28 3,7
4.2 Pengujian RFID
RFID berfungsi sebagai sistem yang mengindentifikasi tag RFID ketika akan masuk kedalam rumah. Setiap RFID tag memiliki kode ASCII yang berbeda-beda, nantinya kode tersebut akan diterima oleh mikrokontroler. Adapun pengujian yang dilakukan yaitu pengujian baca RFID, jarak baca, dan pengujian dengan faktor penghambat.
Pengujian Baca Tag RFID
Pengujian baca Tag RFID dilakukan dengan memberikan perintah pada mikrokontroler untuk menampilkan kode ASCII yang terdapat pada tag. Tampilan kode ASCII yang diterima dari masing – masing tag saat tag dibaca RFID reader.
Pada perancangan prototype ini tag RFID yang di gunakan sebanyak 4 tag, yang 3 tag yang sudah terprogram dan tag yang 1 nya lagi belum di program pada perancangan prototype tersebut. Pengujian dilakukan seperti tabel 3
Tabel 4. Pengujian Tag RFID
Kode Tag RFID Hasil Pengujian
D3 8B D0 24 Diterima
F8 E9 6F 1C Diterima
B0 2C DD 25 Diterima
BB 31 B4 0D Ditolak
Pengujian Jarak Baca Tag RFID
Pengujian jarak baca dilakukan untuk mengetahui yang dapat dijangkau oleh RFID reader. Pengujian dilakukan dengan meletakkan RFID tag tepat diatas RFID reader dengan posisi sejajar. RFID tag didekatkan perlahan – lahan menuju RFID reader dengan jarak 0 cm sampai 4 cm RFID tag menuju RFID reader, ditahan
selama 2 detik untuk melihat respon apakah RFID tag telah terinduksi oleh antena.
Pada tabel 4. memperlihatkan cara pengujian jarak baca RFID.
Tabel 5. Pengujian deteksi jarak tag ID terhadap RFID reader No. Jarak Deteksi (cm) Kartu RFID
1 0 Berhasil
2 1 Berhasil
3 2 Berhasil
4 3 Gagal
5 4 Gagal
Pengujian dilakukan dengan jarak 0 cm sampai 4 cm mendapatkan hasil.
Data pada tabel dapat diketahui bahwa tag ID dapat di baca oleh RFID reader sampai jarak 2 cm.
4.3 Pengujian Modul GSM
Pengujian modul GSM harus dilakukan dengan memprogram mickrokontr oler untuk mengirim SMS. Berikut ini adalah list program untuk mengirim pesan ke nomor pemilik rumah jika terjadi pembobolan :
#include <Sim800l.h>
#include <SoftwareSerial.h>
Sim800l Sim800l;
char* text;
char* number;
bool error;
void setup(){
Sim800l.begin();
text="telah terjadi buka paksa pada pintu";
number="081369252016";
error=Sim800l.sendSms(number,text);
}
void loop(){
}
Keterangan Perintah diatas untuk mengirim pesan sms ke nomor 081369252016, setelah program di compile dan di unduh ke dalam ATMega328 dan di jalankan akan terjadi penerimaan sms dari nomor yang ada di modem gsm sesuai dengan pesan sesuai dengan di program tersebut. Penerimaan pesan tersebut memiliki jangkauan waktu yang berbeda dari beberapa percobaan yang di lakukan, ada pesan yang langsung diterima dan ada pula pesan yang tertunda tergantung kwalitas jaringan operator GSM yang kurang baik.
Gambar 4.2 Format SMS pada layar handphone saat percobaan
Setelah melakukan pengujian pada modul GSM SIM800L, didapat hasil pengamatan yang tercantum pada gambarl 4.2 Melalui hasil data pada gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa modul GSM SIM800L yang dipasang pada pos petugas keamanan dapat mengirimkan info melalui SMS kepada nomor handphone penghuni rumah saat terjadi tindak pembobolan.
4.4 Pengujian Sensor Photoelektrik
Pengujian dilakukan dengan cara mengirim sinyal tegangan dari photoelektrik ke port D7 pada Arduino 1. Hasil pengujian sensor photoelektrik di perlihatkan pada tabel 5.
Tabel 6. Pengujian sensor photoelektrik.
Port D7
Arduino 1 Photoelektrik
0 Pintu Tertutup
1 Pintu Terbuka
4.5 Pengujian Buzzer
Pengujian dilakukan dengan cara memberikan sinyal high (5V) pada output yang menghubungkan buzzer ke port D7 pada arduino 2. Hasil pengujian buzzer diperlihatkan pada tabel 6.
Tabel 7. Pengujian buzzer.
Port D7
Arduino 2 Buzzer
0 Diam
1 Bunyi
4.6 Pengujian Sensor Vibration SW-420
Pengujian dilakukan dengan cara mengirim sinyal tegangan dari photoelektrik ke port D8 pada arduino 1. Hasil pengujian sensor vibration SW-420 di perlihatkan pada tabel 7.
Tabel 8. Pengujian sensor vibration SW-420.
Port D8
Arduino 1 SW-420
0 Tidak ada getaran
1 Ada getaran
4.7 Pengujian LED 1 / Lampu Luar
Pengujian dilakukan dengan cara memberikan sinyal high (5V) pada output yang menghubungkan LED ke port D9 pada arduino 2 . Hasil pengujian buzzer diperlihatkan pada tabel 6.
Tabel 9. Pengujian LED1 / Lampu Luar Port D9
Arduino 2 LED 1
0 Mati
1 Hidup
4.8 Pengujian LED 2 / Lampu Dalam
Pengujian dilakukan dengan cara memberikan sinyal high (5V) pada output yang menghubungkan LED ke port D8 pada arduino 2 . Hasil pengujian buzzer diperlihatkan pada tabel 6.
Tabel 10. Pengujian LED 2 / Lampu Dalam Port D8
Arduino 2 LED 2
0 Mati
1 Hidup
4.9 Pengujian Keseluruhan
Pengujian keseluruhan rancang bangun sistem keamanan dan alarm gempa serta kontrol lampu otomatis pada rumah menggunakan SMS yang telah di program pada mikrokontrolel ATMega328 ini melibatkan pengujian kinerja semua komponen guna mengetahui apakah alat mampu bekerja dan dapat menghasilkan keluaran yang diinginkan. Pengujian dilakukan pada dua tahapan sistem pengamanan, yaitu secara langsung dan bertahap. Selain itu beberapa fungsi pendukung seperti menyalakan
photoelektrik, buzzer, motor servo dan modul GSM sebagai informasi keamanan berupa sms dapat berjalan dengan baik. Berikut ini hasil dari pengujian keseluruhan sistem:
Pengujian akses pintu dengan menggunakan Tag RFID Tabel 11. Pengujian akses pintu dengan Tag RFID
ID Tag RFID Photoelektrik Motor Servo Buzzer RFID
D3 8B D0 24 ON Membuka Kunci OFF Diterima
F7 E9 6F 1C ON Membuka Kunci OFF Diterima
B0 2C DD 25 ON Membuka Kunci OFF Diterima
BB 31 B4 0D ON Tidak
Membuka Kunci ON Ditolak
Dari tabel hasil pengujian diatas proses akses pintu dengan ID tag RFID
“D38BD024”, “F7E96F1C”, dan “B02CDD25” yang telah terprogram, motor servo akan membuka kunci karena kartu RFID sudah terdaftar pada program RFID Reader, photoelektrik memperbolehkan pintu untuk dibuka dan alarm tidak bunyi.
Dan hasil pengujian proses akses pintu dengan tag RFID “BB31B40D” yang tidak terprogram, motor servo tidak akan membuka kunci karena ID tag RFID tidak terdaftar pada program RFID Reader, photoelektrik tidak memperbolehkan pintu untuk dibuka. Dari hasil pengujian diatas Tag RFID, RFID Reader, motor servo, photoelektrik, dan buzzer telah berjalan dengan baik, berarti proses akses pintu dengan tag RFID telah BERHASIL.
Pengujian modul GSM jika terjadi pembobolan dan kontrol lampu otomatis Harus dilakukan dengan memogram mikrokontroler untuk mengirim SMS jika terjadi pembobolan atau buka paksa dan menerima sms untuk menghidupkan serta mematikan LED secara otomatis.
Tabel 12. Pengujian Modul GSM saat mengirim SMS ke ponsel
Tindakan Photoelektrik Buzzer SMS yang dikirim ke Ponsel
Pintu dibuka
paksa ON ON telah terjadi buka paksa
pada pintu Pintu di buka
paksa ON ON telah terjadi buka paksa
pada pintu
Tabel 13. Pengujian Modul GSM saat menerima SMS dari ponsel
Perintah Modul GSM LED 1
(LED Luar)
LED 2 (LED Dalam)
LED1ON Menerima ON OFF
LED1OFF Menerima OFF OFF
LED2ON Menerima OFF ON
LED2OFF Menerima OFF OFF
Dari tabel hasil pengujian diatas proses pengujian modul GSM ketika mengirim SMS saat terjadi pembobolan pada pintu rumah, photoelektrik yang berperan sebagai sensor di pintu membaca bahwa pintu di buka paksa dan alarm menyala serta ponsel juga berhasil menerima pesan yang dikirim melalui modul GSM yang telah di program pada mikrokontroler. Dan proses pengujian modul GSM ketika menerima SMS untuk menghidupkan dan mematikan LED secara otomatis bekerja dengan baik. Dari hasil pengujian diatas modul GSM,
photoelektrik, buzzer, dan LED juga telah berjalan dengan baik, berarti proses pengujian modul GSM ketika mengirim dan menerima SMS telah BERHASIL.
Hasil Pengujian Sensor Vibration SW-420 sebagai sensor alarm peringatan gempa
Tabel 14. Pengujian Sensor Vibration SW-420 dengan buzzer Tindakan Sensor Vibration
SW-420 Buzzer
Memberikan getaran Menerima Bunyi
Tidak ada getaran Menerima Diam
Dari tabel hasil pengujian diatas proses pengujian sensor vibration SW-420 ketika menerima getaran, sensor mengirimkan sinyal tegangan ke mikrokontroler yang sudah di program untuk menghidupkan buzzer secara otomatis jika ada getaran yang diterima sensor dan jika sensor tidak menerima getaran maka buzzer tidak berbunyi. Dengan demikian proses pengujian sensor vibration SW-420 sebagai sensor alarm peringatan gempa BERHASIL.
Dengan Melakukan beberapa pengujian alat seperti mikrokontroler ATMega328, tag RFID, RFID reader, Modul GSM, photoelektrik, buzzer, dan pengujian keseluruhan kita mendapatkan hasil bahwa pengujian Rancang Bangun Sistem Keamanan dan Alarm Gempa Serta Kontrol Lampu Otomatis pada Rumah Menggunakan SMS Berbasis ATMega328 telah BERHASIL.
