BAB II LANDASAN TEORI

(1)

BAB II

LANDASAN TEORI

Sebelum membuat sebuah alat, diperlukan landasan-landasan teori dari setiap komponen yang akan dipergunakan sehingga dapat diketahui karakteristik dari alat tersebut serta prinsip dari alat yang dipergunakan sehingga menghasilkan keluaran sesuai yang diharapkan. Pada bab ini menjelaskan teori komponen yang digunakan pada rangkaian. Namun teori tersebut tidak dijelaskan secara keseluruhan, melainkan hanya sebagian kecil yang berkaitan dengan rangkaian yang dibuat. Di bawah ini merupakan penjelasan dari beberapa komponen yang dipergunakan dalam membuat “Rancang Bangun Alat Monitoring Status Base Transceiver Station Menggunakan dengan Identifikasi Password Berbasis Arduino”.

(2)

2.1 Sistem Kemanan

Keamanan Sistem mengacu pada perlindungan terhadap semua sumber daya informasi perusahaan dari ancaman oleh pihak-pihak yang tidak berwenang.

1. Tujuan-tujuan Keamanan dimaksudkan untuk mencapai 3 tujuan utama, yaitu :

a. Kerahasiaan, perusahaan berusaha melindungi data dan informasi dari orang-orang yang tidak berhak.

b. Ketersediaan, Computer Based Information System (CBIS) atau Sistem Informasi Berbasis Komputer merupakan suatu sistem pengolah data menjadi sebuah informasi yang berkualitas dan dipergunakan untuk suatu alat bantu pengambilan keputusan. Tujuan CBIS adalah menyediakan data dan informasi bagi mereka yang berwenang untuk menggunakannya.

c. Integritas, semua subsistem CBIS harus menyediakan gambaran akurat dari sistem fisik yang diwakilinya.

2.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan sebuah processor yang digunakan untuk kepentingan sistem kendali. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi

(3)

adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan programmer.

Beberapa fitur yang umumnya ada didalam mikrokontroler adalah sebagai berikut:

1. RAM (Random Access Memory)

RAM digunakan oleh mikrokontroler untuk penyimpanan variable. Memori ini bersifat volatile yang berarti akan kehilangan semua datanya jika tidak mendapatkan catu daya.

2. ROM (Read Only Memory)

ROM seringkali disebut sebagai kode memori karena berfungsi untuk penyimpanan program yang akan diberikan oleh user.

3. Register

Merupakan tempat penyimpanan nilai-nilai yang akan digunakan dalam proses yang telah disediakan oleh mikrokontroler.

4. Special Function Register

Merupakan register khusus yang berfungsi untuk mengatur jalannya mikrokontroler. Register ini terletak pada RAM.

5. Input dan Output Pin

Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima signal dari luar, pin ini dapat dihubungkan ke berbagai media inputan seperti keypad, sensor dan sebagainya. Pin output adalah bagian yang berfungsi untuk mengeluarkan signal dari hasil proses algoritma mikrokontroler.

(4)

6. Interrupt

Interrupt bagian mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian yang dapat melakukan interupsi, sehingga ketika program utama sedang berjalan, program utama tersebut dapat diinterupsi dan menjalankan program interupsi terlebih dahulu.

Beberapa interrupt pada umumnya adalah sebagai berikut : a. Interrput External

Interrupt akan terjadi bila ada inputan dari pin interrupt. b. Interrupt Timer

Interrupt akan terjadi bila waktu tertentu telah tercapai. c. Interrupt Serial

Interrupt yang akan terjadi ketika ada penerimaan data dari komunikasi serial.

2.3 Pengertian Arduino

Arduino merupakan platform prototyping berbasis open source elektronik yang mudah digunakan (fleksibel) baik dari perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunaknya (software). Arduino mempunyai input yang dapat menerima input dari berbagai sensor dan outputnya sebagai pengendali seperti lampu, buzzer, dan aktuator lainnya. Arduino board mikrokontroler dapat diprogram menggunakan bahasa pemrograman aduino. Arduino dapat bekerja mandiri atau dapat juga berkomunikasi dengan perangkat keras yang lain seperti komputer melalui perangkat lunak seperti (flash, pengolahan, maxMSP).

(5)

Arduino memiliki beberapa jenis papan yang telah di sesuaikan dengan fungsi dan tugasnya masing-masing, diantaranya adalah sebagai berikut : a. Arduino USB : (Arduino Uno, Arduino Deumilanov, dan lain-lain) b. Arduino Serial

c. Arduino Mega : (Arduino Mega dan Arduino Mega2560) d. Arduino Lilypad : (Lilypad 00, Lilypad 01 dan lain-lain) e. Arduino BT

f. Arduino Nano : (Arduino Nano3.0, Arduino Nano2.0)

2.3.1 Arduino Mega2560

Arduino Mega2560 adalah papan mikrokontroler berbasiskan ATmega2560. Arduino Mega2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4 pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Arduino Mega2560 kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila.

Arduino Mega2560 berbeda dari papan sebelumnya, karena versi terbaru sudah tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Tapi, menggunakan chip ATmega16U2 (ATmega8U2 pada papan Revisi 1 dan Revisi 2) yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Arduino

(6)

Mega2560 Revisi 2 memiliki resistor penarik jalur HWB 8U2 ke Ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.

Gambar 2.1 Arduino Mega2560

Arduino Mega2560 Revisi 3 memiliki fitur-fitur baru berikut :

 Pertama adalah pinout : Ditambahkan pin SDA dan pin SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RESET, IOREF memungkinkan shield untuk beradaptasi dengan tegangan yang tersedia pada papan. Di masa depan, shield akan kompatibel baik dengan papan yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan 5 Volt dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3 Volt. Dan ada dua pin yang tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan masa depan.

 Kedua adalah sirkuit RESET.

(7)

2.3.2 Sumber Daya

Arduino Mega2560 dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Untuk sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan memasukkan 2.1mm jack DC ke port listrik papan. Baterai dapat dimasukkan pada pin header Gnd dan Vin dari konektor daya.

Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6 sampai 20 Volt. Namun jika tegangan kurang dari 6 Volt kemungkinan tidak stabil pada perangkat sangat besar. Jika menggunakan lebih dari 12 V regulator tegangan bisa panas dan merusak papan. Rentang yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 Volt.

Pin listrik yang tersedia adalah sebagai berikut :

 VIN. Input tegangan ke papan Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal dapat disediakan melalui pin ini, atau jika menggunakan sumber tegangan melalui colokan listrik.

 5 V. Pin ini merupakan output 5 V yang telah diatur oleh regulator papan Arduino. Papan dapat diaktifkan dengan daya, baik dari colokan listrik DC (7-12 V), konektor USB (5 V), atau pin VIN board (7-12 V). Jika tegangan dimasukan melalui pin 5 V atau 3.3 V secara langsung (tanpa melewati regulator) dapat merusak papan Arduino. Penulis tidak menyarankan itu.

 Tegangan pada pin 3.3 V dihasilkan oleh regulator on-board. Menyediakan arus maksimum 50 mA.

(8)

 GND. Pin untuk ground.

 IOREF. Pin ini di papan Arduino memberikan tegangan referensi ketika mikrokontroler beroperasi. Sebuah shield yang dikonfigurasi dengan benar dapat membaca pin tegangan IOREF sehingga dapat memilih sumber daya yang tepat agar dapat bekerja dengan 5 V atau 3.3 V.

Tabel 2.1 Data Spesifikasi Arduino Mega2560

Mikrokontroler ATmega2560 Tegangan Operasi 5V

Input Voltage 7-12V (Rekomendasi) Input Voltage 6-20V (limit)

Pin Digital I/O 54 (15 pin output PWM) Pins Input Analog 16

Arus DC per pin I/O 40 mA Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA

Flash Memory 256 KB (8 KB bootloader)

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Clock Speed 16 MHz

2.3.3 Memori

Mikrokontroler ATmega2560 memiliki 256 KB flash memory untuk menyimpan kode (8 KB bootloader), 8 KB SRAM dan 4 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan library EEPROM).

(9)

2.3.4 Input dan Output

Masing-masing dari 54 digital pin pada Arduino Mega dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode() , digitalWrite() , dan digitalRead(). Arduino Mega2560 beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus, antara lain:

 Serial : 0 (RX) dan 1 (TX); Serial 1 : 19 (RX) dan 18 (TX); Serial 2 : 17 (RX) dan 16 (TX); Serial 3 : 15 (RX) dan 14 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL. Pins 0 dan 1 juga terhubung ke pin chip ATmega16U2 Serial USB-to-TTL.

 Eksternal Interupsi : Pin 2 (interrupt 0), pin 3 (interrupt 1), pin 18 (interrupt 5), pin 19 (interrupt 4), pin 20 (interrupt 3), dan pin 21 (interrupt 2). Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubah nilai.

 SPI : Pin 50 (MISO), pin 51 (MOSI), pin 52 (SCK), pin 53 (SS). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI. Pin SPI juga terhubung dengan header ICSP, yang secara fisik kompatibel dengan Arduino Uno, Arduino Duemilanove dan Arduino Diecimila.

(10)

 LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino ATmega2560. LED terhubung ke pin digital 13.

 TWI : Pin 20 (SDA) dan pin 21 (SCL). Yang mendukung komunikasi TWI menggunakan library Wire.

Arduino Mega2560 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 analogReference(). Ada beberapa pin lainnya yang tersedia, antara lain:

 AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().

 RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Jalur ini biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.

2.3.5 Komunikasi

Arduino Mega2560 memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. Arduino ATmega328 menyediakan 4 hardware komunikasi serial UART TTL (5 Volt). Sebuah chip ATmega16U2 (ATmega8U2 pada papan Revisi 1 dan Revisi 2) yang terdapat pada papan digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan muncul

(11)

sebagai COM Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer, untuk sistem operasi Windows masih tetap memerlukan file inf, tetapi untuk sistem operasi OS X dan Linux akan mengenali papan sebagai port COM secara otomatis. Perangkat lunak Arduino termasuk didalamnya serial monitor 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 chip USB-to-serial yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial seperti pada pin 0 dan 1).

Sebuah library SoftwareSerial memungkinkan untuk komunikasi serial pada salah satu pin digital Mega2560. ATmega2560 juga mendukung komunikasi TWI dan SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk library Wire digunakan untuk menyederhanakan penggunaan bus TWI. Untuk komunikasi SPI, menggunakan library SPI.

2.3.6 Perlindungan Arus USB

Arduino Mega2560 memiliki polyfuse reset yang melindungi port pada USB computer dari arus pendek atau berlebih. Meskipun kebanyakan computer memberikan perlindungan internal sendiri, sekering menyediakan lapisan perlindungan tambahan. Jika lebih dari 500 mA, sekering otomatis bekerja.

(12)

2.3.7 Pemograman

Arduino Mega dapat diprogram dengan software. (Mengenai pemahasan lebih rinci tentang perangkat lunak Arduino akan dibahas pada artikel terpisah). ATmega2560 pada Arduino Mega sudah tersedia preburned dengan bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Hal ini karena komunikasi yang terjadi menggunakan protokol asli STK500. Anda juga dapat melewati (bypass) bootloader dan program mikrokontroler melalui pin header ICSP (In-Circuit Serial Programming).

Chip ATmega16U2 (atau 8U2 pada board Rev. 1 dan Rev. 2) source code firmware tersedia pada repositori Arduino. ATmega16U2/8U2 dapat dimuat dengan bootloader DFU, yang dapat diaktifkan melalui:

 Pada board Revisi 1 : Menghubungkan jumper solder di bagian belakang papan (dekat dengan peta Italia) dan kemudian akan me-reset 8U2.

 Pada board Revisi 2 : Ada resistor yang menghubungkan jalur HWB 8U2/16U2 ke ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.

2.3.8 Perangkat Lunak

Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Hal ini dapat berjalan pada sistem operasi Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.

(13)

Gambar 2.2 Tampilan Framework Arduino Mega2560

2.3.9 Otomatis Software Reset

Arduino Mega2560 didesain dengan cara yang memungkinkan untuk me-reset melalui perangkat lunak yang berjalan pada komputer yang terhubung. Salah satu jalur kontrol hardware (DTR) mengalir dari ATmega8U2/16U2 dan terhubung ke jalur reset dari ATmega2560 melalui kapasitor 100 nanofarad. Bila jalur ini di-set rendah/low, jalur reset drop cukup lama untuk me-reset chip. Perangkat lunak Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan meng-upload kode dengan hanya menekan tombol upload pada perangkat lunak Arduino. Ini berarti bahwa bootloader memiliki rentang waktu yang lebih pendek, seperti menurunkan DTR dapat terkoordinasi (berjalan beriringan) dengan dimulainya upload.

(14)

2.3.10 Karakteristik Fisik dan Kompabilitas Shield

Maksimum panjang dan lebar PCB Mega2560 adalah 4 x 2.1 inch (10,16 x 5,3 cm), dengan konektor USB dan jack power menonjol melampaui batas dimensi. Empat lubang sekrup memungkinkan papan terpasang pada suatu permukaan atau wadah. Perhatikan bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 160 mil (0.16”), tidak seperti pin lainnya dengan kelipatan genap berjarak 100 mil. Arduino Mega2560 dirancang agar kompatibel dengan sebagian shield yang dirancang untuk Arduino Uno, Arduino Diecimila atau Arduino Duemilanove. Pin Digital 0-13 (pin AREF berdekatan dan pin GND), input analog 0 sampai 5, header power, dan header ICSP berada di lokasi yang ekuivalen. Selanjutnya UART utama (port serial) terletak di pin yang sama (0 dan 1), seperti pin interupsi eksternal 0 dan 1 (masing-masing pada pin 2 dan 3). SPI di kedua header ICSP yaitu Mega2560 dan Duemilanove/Diecimila.

2.4 GSM/GPRS Shield

Global System for Mobile Communication (GSM mulanya singkatan dari Groupe Spécial Mobile) adalah sebuah teknologi komunikasi selular yang bersifat digital. Teknologi GSM banyak diterapkan pada komunikasi bergerak, khususnya telepon genggam. Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi selular yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia.

(15)

Berikut pada Gambar 2.3 akan dijelaskan tentang arsitektur jaringan pada teknologi GSM.

Gambar 2.3 Arsitektur Jaringan GSM

GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino. Beroperasi pada frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini dikendalikan menggunakan AT commands (GSM 07.07 ,07.05 dan SIMCOM enhanced AT Commands). Kompatible dengan board Arduino UNO, Duemilanove, Seeeduino, dan Mega2560.

(16)

Beberapa fitur tambahan pada versi terbaru GPRS shield ini adalah adanya soft reset yang memudahkan saat inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield lebih mudah. Lalu tersedia slot baterai pada bagian belakang shield. Mohon menjadi catatan saat membuat sketch, setting baud-rate tidak kompatible pada 19200, jadi Anda dapat menggunakan pada baud-rate yang lain.

Perbedaan dengan versi sebelumnya adalah antenna yang dibuat compact, sehingga tidak memerlukan ruang yang besar dan konsumsi daya yang sangat rendah.

Spesifikasi :

1. Kompatible dengan Arduino UNO, DFRduino UNO, Seeeduino, Arduino Mega, dll.

2. Interface dapat dipilih antara hardware serial port dan software serial port.

3. Quad band support: 850/900/1800/1900MHz. 4. Support TCP/UDP protocols.

5. Full control via AT commands set: Standard - GSM 07.07 & 07.05 and Enhanced - SIMCOM AT Command.

6. 2-in-1 headset jack.

7. Convenient external SIM card holder.

(17)

2.4.1 Arsitektur Jaringan GSM

Secara umum, network element dalam arsitektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi :

1. Mobile Station (MS)

2. Base Station Sub-system (BSS) 3. Network Sub-system (NSS)

4. Oprational and Support System (OSS)

Secara bersama-sama, keseluruhan network element di atas akan membentuk sebuah PLMN (Public Land Mobile Network).

Berikut ini akan dijelaskan tentang bagian-bagian dari arsitektur jaringan pada GSM seperti Gambar 2.5.

1. Mobile Station (MS) merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas :

 Mobile Equipment (ME) atau handset, merupakan perangkat GSM yang berada di sisi pengguna atau pelanggan yang berfungsi sebagai terminal transceiver (pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya.  Subscriber Identity Module (SIM) atau SIM Card, merupakan

kartu yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak akan dapat digunakan tanpa SIM didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat. Data yang disimpan dalam SIM secara umum, adalah:

 IMMSI (International Mobile Subscriber Identify), merupakan penomoran pelanggan

(18)

 MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor yang merupakan nomor panggilan pelanggan.

2. Base Station System (BSS), terdiri atas :

 BTS (Base Transceiver Station), perangkat GSM yang terhubung lansung dengan MS dan berfungsi sebagai pengirim sinyal.

 BSC (Base Station Controller), perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC.

3. Network Sub System (NSS), terdiri atas :

 Mobile Switching Center atau MSC, merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti dari jaringan seluler, dimana MSC berperan untuk interkoneksi hubungan pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data.

 Home Location Register atau HLR, yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen.

 Visitor Location Register atau VLR, yang berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan.

 Authentication Center atau AuC, yang diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan.

(19)

 Equipment Identity Registration atau EIR, yang memuat data-data pelanggan.

4. Operation and Support System (OSS), merupakan sub sistem jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian, diantaranya fault management, configuration management, performance management, dan inventory management.

Frekuensi pada 3 operator terbesar di Indonesia :  Indosat : 890 – 900 Mhz (10 Mhz)  Telkomsel : 900 – 907.5 (7.5 Mhz)

 Excelcomindo : 907.5 – 915 Mhz (7.5 Mhz)

2.5 Konsep Jaringan Komputer

2.5.1 Ethernet

Ethernet adalah sebuah metode akses media jaringan dimana semua host dijaringan tersebut berbagi bandwidth yang sama dari sebuah link. Ethernet menjadi popular karena ia mudah sekali disesuaikan dengan kebutuhan (scalable), artinya cukup mudah untuk mengintegrasikan teknologi baru seperti Fast Ethernet dan Gigabit Ethernet kedalam infrastruktur yang ada.Ethernet Menggunakan spesialisasi fisik layer physical dan Data Link.. Kelebihannya yang cukup menonjol adalah kemampuannya yang dapat mensupport berbagai protokol yang berada pada layer di atasnya dan juga dengan investasi cost yang bisa dikatakan relative murah.

(20)

Untuk mengenal cara kerja TCP/IP , Perlu dipahami beberapa konsep dasar dalam teknologi jaringan computer. Dalam jaringan computer terdapat arsitektur standar yang dibuat oleh sebuah badan dunia. Standar yang dikenal sebagai OSI Reference model yang terdiri atas 7 Lapisan (layer) :

1. Lapisan fisik : Mentransmisikan data dari suatu node ke node yang lain 2. Lapisan data link : memformat data menjadi record dan mendeteksi

kesalahan

3. Lapisan jaringan : menyebabkan lapisan fisik mentransfer frames dari node ke node

4. Lapisan transport : memungkinkan user node dan host node berkomunikasi

5. Lapisan sessions : bertugas mengatur dialog dalam pertukaran data 6. Lapisan penyaji : memformat data sehingga dapat disajikan oleh user. 7. Lapisan aplikasi : mengendalikan input user dari terminal dan

(21)

2.5.2 Cara Kerja Ethernet

Untuk dapat mengakses jaringan maka semua perangkat yang berbasis Ethernet menggunakan Carrier Sense Multiple Access/Collision

Detection (CSMA/CD), Yaitu sebuah protocol yang membantu peralatan

jaringan untuk berbagi bandwidth secara merata tanpa mengalami kejadian dimana dua perangkat mengirimkan data pada saat yang bersamaan. CSMA/CD diciptakan untuk mengatasi masalah collision yang terjadi ketika paket paket dikirimkan secara serentak dari titik jaringan yang berbeda.

2.5.3 Internet Protocol (IP)

Internet protocol didesain untuk digunakan pada jaringan berbasis paket (Packet-based network) seperti internet. Ia menyediakan mekanisme untuk mengirim datagram dari sumber ke tujuan (addressing) dan untuk fragmentasi jika dibutuhkan mengirimkan melalui small-packet networks. Sebuah datagram bisa jadi gagal mencapai tujuan karena beberapa hal :

 Host tujuan tidak terhubung ke jaringan  Datagram rusak

 Router salah mengarahkan datagram

Protokol level yang lebih tinggi seperti TCP dapat mengkompensasi tipe kegagalan ini. Internet control message protocol (ICMP) menyediakan mekanisme pelaporan masalah dan membuat pesan diagnostic, misalnya jika datagram tidak dapat mencapai tujuan atau ketika gateway tidak dapat memiliki kapasitas buffering untuk mem-forward sebuah datagram.

(22)

2.5.4 Transmission Control Protocol (TCP)

Transmission control protocol (TCP) adalah protocol pada layer transport dari stack jaringan TCP/IP. TCP sangat reliable, berorientasi koneksi host-to-host untuk digunakan pada packet switched network. TCP memecah stream byte yang continue menjadi segmen-segmen dan mengirimkannya sebagai frame IP. Sekumpulan protocol TCP/IP dimodelkan sebagai berikut.

Gambar 2.6 Arsitektur Protocol TCP/IP

Dalam TCP/IP terjadi penyampaian data dari protocol yang berada disatu layer ke protocol yang berada di layer lainnya. Setiap protocol memperlakukan semua informasi yang diterimanya dari protocol lain sebagai data. Untuk menghubungkan antara 1 komputer ke komputer/perangkat lainnya digunakan NIC (Network interface Card) serta kabel jaringan komputer seperti RJ45.

2.5.5 Pengertian Metro Ethernet

Jaringan Metro Ethernet secara umum didefinisikan sebagai jaringan yang menghubungkan jaringan LAN yang terpisah secara

APPLICATION

TRANSPORT

INTERNET

NETWORK ACCESS

(23)

geographis dan juga menghubungkan jaringan WAN atau jaringan backbone yang secara umum dimiliki oleh provider. Jaringan Metro Ethernet menyediakan layanan koneksi melintasi metro geographis dengan menggunakan teknologi ethernet sebagai protokol utama dan memungkinkan untuk aplikasi broadband. Saat ini Ethernet memiliki dua kunci aplikasi layanan utama yang menyita banyak perhatian serta pertumbuhan, yaitu koneksi ke jaringan internet public serta koneksi antara LAN corporate yang terpisah secara geographis.

Dalam Metropolitan Area Network (MAN), teknologi ethernet sangat potensial untuk meningkatkan kapasitas jaringan dengan cost yang efektif dan menawarkan service yang beragam. Dasar penggunaan ethernet pada MAN secara umum dikenal dengan Metro Ethernet Network (MEN) bahkan beberapa provider menawarkan jaringan Metro Ethernet tersebut untuk jaringan WAN.

Metro ethernet merupakan salah satu solusi teknologi untuk High End Market (HEM) dalam memberikan solusi terintegrasi untuk layanan voice, data dan video.

Metro ethernet network memiliki karakteristik antara lain :  Teknologi transmisi kabel optik berbasis Ethernet.

 Dapat mengakomodasi layanan berupa voice, data, high speed internet access dan video.

(24)

Keunggulan layanan dengan Metro Ethernet :

 Tingkat kehandalan tinggi dengan dukungan sitem transmisi Fiber Optic dan network yang handal.

 Keberagaman protokol aplikasi dan jenis aplikasi.

 Tingkat keamanan yang tinggi karena merupakan jaringan private.  Jaminan bandwidth karena dalam jaringan private.

2.6 Ethernet Shield

Ethernet shield merupakan sebuah shield Ethernet mikrokontroler Arduino. Ethernet shield ini merupakan sarana pengembangan TCP/IP berbasi modul jaringan W5200 yang berfungsi sebagai jembatan antara mikrokontroler dengan jaringan internet atau Ethernet tanpa memerlukan bantuan komputer. Ethernet shield ini cocok untuk aplikasi-aplikasi embedded yang membutuhkan komunikasi dengan jaringan internet atau Ethernet, seperti serial to Ethernet converter, web server, smart house, dsb. Ethernet shield adalah sebuah shield modul jaringan yang menyertakan chip W5200 (TCP/IP hardware chip), Ethernet PHY (IP101A), dan MAG-Jack (RJ45 dengan X’FMR).

(25)

Gambar 2.7 Ethernet Shield

Untuk menghubungkan ethernet shield dengan komputer, hub, atau router gunakan kabel ethernet standar (CAT5 atau CAT6 dengan konektor RJ45). Board Arduino berkomunikasi dengan W5200 dan SD card menggunakan bus SPI (melalui ICSP header). Bus ini terwakili oleh pin 11, 12, dan 13. Pin 10 digunakan untuk mengaktifkan chip W5200.

Ada beberapa LED yang digunakan sebagai indikator pada Ethernet Shield ini, yaitu :

1. PWR : mengindikasikan ada tidaknya tegangan yang mensupply shield

2. LINK : mengindikasikan koneksi jaringan, dan berkedip saat lalu-lintas data

3. FULLD : mengindikasikan bahwa koneksi jaringan merupakan full duplex

4. 100M : mengindikasikan koneksi jaringan 100 Mb/s

5. RX : berkedip ketika shield menerima data

(26)

7. COLL : berkedip ketika network collisions terdeteksi.

2.7 Sensor Suhu dan kelembaban DHT11

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya.

DHT11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban

Gambar 2.8 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11

Spesifikasi :

1. Supply Voltage: +5 V

(27)

3. Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error 4. Interface : Digital

2.8 Analog Gas Sensor MQ5

Gas sensor MQ5 adalah sebuah Sensor yang dapat digunakan baik di industri maupun rumah untuk mendeteksi LPG, natural gas dengan mengabaikan noise gas seperti alkohol, dan asap rokok. Module sensor ini sudah dilengkapi dengan potensiometer untuk mengatur sensitifitas sensor.

Gambar 2.9 Analog Gas/Smoke Sensor MQ5

Spesifikasi :

1. Power supply needs: 5V 2. Interface type: Analog

3. Pin Definition: 1-Output 2-GND 3-VCC 4. High sensitivity to LPG, natural gas, town gas 5. Small sensitivity to alcohol, smoke

6. Fast response 7. Stable and long life

(28)

8. Simple drive circuit 9. _{Size: 40x20mm}

2.9 PIR Sensor

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Gambar 2.10 PIR Sensor

Sensor gerak menggunakan modul PIR sangat simpel dan mudah diaplikasikan karena Modul PIR hanya membutuhkan tegangan input DC 5V cukup efektif untuk mendeteksi gerakan hingga jarak 6 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

(29)

mampu mendeteksi adanya gerakan pada jarak 6 meter memungkinkan membuat alat pendeteksi gerak dengan keberhasilan lebih besar.

Dengan output yang hanya memberikan 2 logika High dan Low ini dapat digunakan untuk aplikasi sensor gerak yang berfariatif. Misal jika 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.

Spesifikasi :

1. Working Current: 15uA

2. Input Voltage: 3.3 ~ 5V, 6V Maximum 3. Working Temperature: -20 ~ 85 ℃ 4. Output Voltage: High 3V, low 0V

5. Output Delay Time(High Level): About 2.3 to 3 Seconds 6. Detection angle: 100 °

7. Detection distance: 7 meters

(30)

9. Pin limit current: 100mA 10. Connection Interface: PH2.0-3 11. Module size: 30mm × 22mm

2.10 Matrix Keypad

Keypad Matrix memang sangat akrab digunakan dalam aplikasi-aplikasi mikrokontroler karena aritekturnya yang sederhana dan mudah untuk digabungkan dengan segala macam mikrokontroler. Keypad dengan metode matrix memiliki berbagai jenis tipe, ada yang 4 x 4, ada yang 3 x 4 dan lain – lain tipe tergantung dari kebutuhan pengguna. Pembuatan sebuah keypad matrix umumnya sangat mudah. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar dibawah dimana kita mempunyai empat baris serta empat kolom sebagai tahapan awalnya. Diantara setiap persimpangan baris dan kolom disana kita tempatkan sebuah tombol.

(31)

Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push buton dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontrol 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi input atau output dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagi input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung programernya.

2.11 LCD 20x4

Merupakan LCD standar dengan layar yang dapat menampilkan 20 karakter dengan 4 baris.

Gambar 2.12 LCD Display 20x4

Spesifikasi :

1. Number of Characters: 20 characters x 4 Lines 2. Blue LED backlight with white char color 3. Adjustable contrast

4. Supply voltage: 5V

(32)

6. Dot size: 0.55 x 0.55 mm 7. Dot pitch: 0.60 x 0.60 mm 8. Character size: 2.96 x 4.75 mm 9. Character pitch: 3.55 x 5.35 mm 10. Size: 98x60x24mm 11. Weight: 75g 2.12 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir 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. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

(33)

2.13 Limit Switch

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Simbol dan bentuk Limit Switch

Limit Switch umumnya digunakan untuk :

a. Memutuskan dan menghubungkan rangkain menggunakan objek atau benda lain.

b. Menghidupkan daya yang besar dengan sarana yang kecil. c. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga

(34)

terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar 2.15.

Gambar 2.15 Konstruksi dan Simbol Limit Switch

2.14 Sensor Arus SCT 013-000

Merupakan sebuah alat sensor arus non-invansive dengan maksimum pengukuran 100 A, Sensor ini merupakan salah satu jenis alat yang dapat mengukur arus AC, Sensor ini memungkinkan melakukan pengukuran Arus AC tanpa mengupas kabel.

(35)

2.15 Pembagi Tegangan

Dalam elektronik, pembagi tegangan (juga dikenal sebagai pembagi potensial) adalah sebuah rangkaian elektronika linear yang akan menghasilkan tegangan output (Vout) yang merupakan sebagian kecil dari tegangan masukan (Vin). Pembagi tegangan biasanya menggunakan dua resistor atau dibuat dengan satu potensiometer. Tegangan output tergantung dari nilai-nilai komponen resistor atau dari pengaturan potentiometer. Ketika pembagi tegangan diambil dari titik tengah, tegangan mungkin kebetulan.

Gambar 2.17 Pembagi tegangan dengan 2 resistor.

Pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat tegangan referensi, atau untuk mendapatkan sinyal tegangan rendah sebanding dengan tegangan yang akan diukur, dan juga dapat digunakan sebagai attenuator sinyal pada frekuensi rendah. Untuk arus DC dan berfrekuensi rendah pembagi tegangan cukup akurat jika dibuat hanya dari 2 resistor, dimana respon frekuensi dengan bandwidth yang lebar sangat diperlukan (seperti dalam probe osiloskop), pembagi tegangan memiliki elemen kapasitif yang dapat ditambahkan untuk dapat memberikan kompensasi pada kapasitansi beban. Dalam transmisi tenaga listrik, tegangan kapasitif

(36)

pembagi digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi. Ada beberapa macam pembagi tegangan yang biasa digunakan yaitu :

1. Pembagi tegangan sifat Resistif (menggunakan komponen elemen resistansi murni).

2. Pembagi tegangan sifat campuran Resistif-Capasitansi (menggunakan komponen elemen resistif digabung dengan komponen elemen penyimpan muatan, contohnya adalah filter RC).

3. Pembagi tegangan sifat campuran Resistif-Induktif (menggunakan komponen elemen resistif digabung dengan komponen elemen penghasil GGL, contohnya adalah filter RL).

4. Pembagi tegangan sifat campuran Resistif-Capasitif-Induktif (menggunakan komponen elemen resistif digabung dengan komponen elemen penghasil GGL dan dengan komponen elemen penyimpan muatan, contohnya adalah filter RLC).

2.11 Hyper Text Markup Language (HTML)

Untuk menampilkan data, tulisan, dan berbagai konten lainnya pada sebuah web diperlukan sebuah bahasa sehingga dapat dengan mudah diterjemahkan oleh sebuah browser dan dapat dengan mudah dilihat dan dipahami oleh pengguna internet. Bahasa yang paling utama digunakan adalah Hyper Text Markup Language atau biasa disingkat HTML. Pada penggunaannya, HTML menggunakan apa yang disebut sebagai tag sebagai caranya untuk mendefinisikan segala sesuatu, baik itu untuk mendefinisikan warna, ukuran, letak, dan sebagainya. Secara umum tag HTML dibagi

(37)

menjadi dua bagian, yakni tag yang bersifat tunggal dan tag yang bersifat ganda. Tag HTML yang bersifat tunggal tidak memerlukan sebuah tag pasangan yang berfungsi sebagai penutup tag. Pada Tabel 2.2 terdapat beberapa contoh tag dan fungsinya :

Tabel 2.2 Contoh Tag

Tag Description DTD

Mendefinisikan komentar HTML STF

<!DOCTYPE> Mendefinisikan tipe dokumen STF

<a> Mendefinisikan anchor link STF

<abbr> Mendefinisikan sebuah singkatan STF

<acronym> Mendefinisikan akronim STF

<address> Mendefiniskan informasi kontak

untuk pemiliki / penulis dokumen

STF

<applet> Ditinggalkan. Medefinisikan applet TF

<area /> Mendefinisikan arae di dalam