PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN KUNCI BOX PANEL BERBASIS KODE OTP (ONE TIME PASSWORD)
MENGGUNAKAN ARDUINO NANO DI LENGKAPI SENSOR GETAR
TUGAS AKHIR
MIAN RAJAMAN PURBA 172408070
PROGRAM STUDI D3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN KUNCI BOX PANEL BERBASIS KODE OTP (ONE TIME PASSWORD)
MENGGUNAKAN ARDUINO NANO DI LENGKAPI SENSOR GETAR
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS AKHIR DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
MIAN RAJAMAN PURBA 172408070
PROGRAM STUDI D3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
ii
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN KUNCI BOX PANEL BERBASIS KODE OTP (ONE TIME PASSWORD) MENGGUNAKAN ARDUINO NANO
DI LENGKAPI SENSOR GETAR
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut sumbernya.
Medan, 10 Juli 2020
Mian Rajaman Purba 172408070
iv
PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN KUNCI BOX PANEL BERBASIS KODE OTP (ONE TIME PASSWORD) MENGGUNAKAN ARDUINO NANO
DI LENGKAPI SENSOR GETAR ABSTRAK
Perkembangan teknologi mikrokontroller berkembang semakin cepat seiring banyaknya inovasi yang memanfaatkan teknologi tersebut.Alat ini bertujuan untuk mengembangkan mikrokontroler seperti Arduino nano sebagai tempat pemprosesan data untuk pengontrolan panel listrik secara otomatisasi.Manfaatnya sebagai Sistem Keamanan yang berbasis Kode OTP yang dihubungkan melalui jaringan. Metode pembuatan alat ini dirancang dengan mikrokontroler Arduino nano (Atmega328).
Untuk menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul SIM 800L yang ada pada smarthphone berbasis sistem operasi android. Hasil dari pengujiannya akan di tampilkan di OLED SSD1306.
Kata Kunci : Arduino nano, SIM 800L,Kode OTP
DESIGN SECURITY SYSTEM KEY BOX PANEL BASED ON OTP (ONE TIME PASSWORD) USING THE ARDUINO NANO IN THE VIBRATION
SENSOR COMPLETE
Abstract
The development of microcontroller technology develops rapidly as many innovations utilize the technology. This Tool aims to develop microcontrollers such as the Arduino Nano as the data processing site for automation of electrical Panel control. Its benefits as an OTP-based security system connected via a network. This method of creating the tool is designed with an Arduino Nano microcontroller (Atmega328).
To connect two microcontroller systems in order to communicate via serial port then installed an 800l SIM module on the smarthphone based on the Android operating system. The result of the test will be in the display at OLED SSD1306.
Keywords: Arduino Nano, SIM 800L, OTP code
vi
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir ini dengan judul Perancangan Sistem Keamanan Kunci Box Panel Berbasis Kode OTP (One Time Password) Menggunakan Arduino Nano Di Lengkapi Sensor Getar.
Dalam melaksanakan penulisan laporan ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik berupa material, informasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orangtua dan adik penulis yaitu Bapak M. Purba, Ibu R. Sianturi dan Masrika Purba, Himpun Purba,Lamhot Purba,Sauba Purba,Empat Serangkai,Menwa dan Anggi N. Simanjuntak, Bang Fatur,FIN 17 yang senantiasa memberikan dukungan baik semangat, materi dan doa.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang,M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara 4. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku sekertaris program studi D-3 Fisika
Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara 5. Bapak Dr. Kerista Tarigan,M.Eng,Sc selaku pembimbing yang telah
meluangkan waktunya selama penyusunan laporan tugas akhir ini.
6. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan, 10 Juli 2020
Mian Rajaman Purba
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. RumusanMasalah 1
1.3. Tujuan 2
1.4. BatasanMasalah 2
1.5. Manfaat 2
1.6. Sistematika Penulisan 2
BAB 2 LANDASAN TEORI 4
2.1. Arduino Nano Atmega328 4
2.1.1 Input dan Output 7
2.1.2 Sumber Daya Arduino 9
2.1.3 Mikrokontroler 10
2.2. SIM 800L 11
2.3. Selenoid Door Lock 13
2.4. Keypad 3x4 13
2.5. Modul DC Stepdown LM2596 15
2.6. Transistor BD139 17
2.7. Power Supply 18
2.7.1 Klasifikasi Power Supply 19
2.8. LED 20
viii
2.8.1 Rangkaian Dasar Menyalakan LED 21
2.9. OLED SSDI1306 22
2.10. Instalasi Sofwware 23
2.11. Sensor Getar 24
BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 25
3,1 Diagram Blok 25
3.2 Fungsi dan setiap komponen yang digunakan 26
3.2.1 Hardware 26
3.2.2 Sofware 32
3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB 32
3.4 Flowchart System 34
3.5 Pengujian dan Pembahasan Proyek 33
3.5.1 Pengujian PSA 33
3.5.2 Pengujian Arduino 34
3.5.3 Pengujian Keypad dan LCD 35 3.5.4 Pengujian SIM 800L dan Selenoid 39
3.6 Hasil pengujian dan pembahasan 40
BAB 4 PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 36
4.1 Pengujian dan Pembahasan Proyek 36
4.1.1 Pengujian PSA 36
4.1.2 Pengujian Arduino 36
4.1.3 Pengujian Keypad dan LCD 37 4.1.4 Pengujian SIM 800L dan Selenoid 40
4.1.5 Pengujian Sensor SW-420 41
4.2 Data Pengujian 42
4.2.1 Data Pengujian Power Supply 42 4.2.2 Data Pengujian Keypad dan LCD 42 4.2.3 Data PengujiAN Selenoid Doorlock 43 4.3 Hasil Pengujian dan Pembahasan 44
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 45
Kesimpulan 45
Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN 47
Program Keseluruhan 47
x
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman Tabel
2.1 Spesifikasi Arduino Nano 5
2.2 Pemetaan Pin Arduini Nano dan Port Atmega328 6 2.3 Keterangan Interface Moduk SIM 800L 12 2.4 Keterangan Spesifikasi Module SIM 800L 13
2.5 Keypad 3x4 14
4.1 Hasil Pengujian Power Supply 12V 42
4.2 Pengujian Keypad dan LCD 42
4.3 Hasil Pengujian Selenoid Door Lock 43
4.4 Pengiriman SMS SIM 800L ke Handphone 43
DAFTAR GAMBAR
Nomor Halaman Gambar
2.1 Pin Arduino Nano 5
2.2 Port Atmega328 5
2.3 Module GSM SIM 800L 12
2.4 Selenoid Door Lock 13
2.5 Keypad 3X4 14
2.6 Interface Keypad 3x4 14
2.7 Modul DC Stepdown LM2596 16
2.8 Transistor BD139 17
2.9 Power Supply 19
2.10 LED 20
2.11 Rangkaian Dasar LED 21
2.12 OLED SSDI1306 22
2.13 Tampilan Software Arduino 23
2.14 Sensor SW-420 24
3.1 Perancangan Sistem Kamanan Kunci BOX Panel Berbasis 25 OTP Menggunkan Arduino Nano
3.2 Rangkaian Sistem minimum Mikrokontroler Atmega328 26
3.3 Rangkaian Sistem mininimum Keypad 28
3.4 Rangkaian Sistem Minimum OLED 29
3.5 Rangkaian Minimum Modul DC Stepdown 29
3.6 Rangkaian Minimum Buzzer 30
3.7 Rangkaian Minimum SIM 800L 30
3.8 Sensor SW-420 31
3.9 Software Eagle 32
3.10 Rangkaian PCB 33
3.11 Flowchart 35
4.1 Hasil Pengujian PSA 36
xii
4.2 Pengujian Keypad 37
4.3 Pengujian LCD OLED 38
4.4 Pengujian Selenoid Terbuka 40
4.5 Pengujian Selenoid Tertutup 40
4.6 Osiloskop Sebelum Ada getaran 41
4.7 Pengujian Serial Monitor 44
4.8 Pengujian Handphone 44
4.9 Osiloskop Sesudah Ada Getaran 44
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi mikrokontroller berkembang semakin cepat seiring banyaknya inovasi yang memanfaatkan teknologi tersebut. Salah satu inovasi yang memanfaatkan mikrokontroller yaitu sebagai sistem pengamanan. Pada saat ini banyak perangkat telekomunikasi yang terbilang mahal tersimpan dengan kurangnya tingkat keamanan. Salah satu alat telekomunikasi yang membutuhkan keamanan yang tinggi adalah Panel listrik. Panel Listrik merupakan sebuah alat atau perangkat yang memiliki fungsi untuk membagi dan menyalurkan dan kemudian mendistribusikan energy listrik dari sumbernya (Pusat) kepada konsumen. Panel listrik saat ini masih menggunakan slot pengunci atau kunci gembok sebagai pengunci pintu yang merupakan metode manual. Hal ini menyebabkan kurang efektif dalam pemakaiannya, mengingat semakin tingginya kejahatan berupa pencurian atau perampokan yang terjadi. Oleh karena itu, dibutuhkannya kunci pengaman yang kuat dan juga mampu menutupi aspek kekurangan pada pintu.Untuk menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul SIM 800L yang ada pada smarthphone berbasis sistem operasi android.
Komunikasi dapat langsung dilakukan setelah kedua bagian dari modul melakukan pairing. Arduino Nano difungsikan untuk pengendali output dari sistem pengamanan pintu otomatis ini, yaitu output motor DC.Oleh karena itu, judul dari tugas akhir ini adalah “PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN KUNCI BOX PANEL BERBASIS OTP (ONE TIME PASSWORD) MENGGUNAKAN ARDUINO NANO DILENGKAPI SENSOR GETAR.”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas penulis tertarik mengangkat dan merancang sebuah simulasi pintu keamanan panel listrik yang berbasis OTP berbasis Arduino Uno.
Dimana pada perancangan ini akan digunakan sebuah mikrokontroler.Dimana pada perancangan ini akan dirumuskan masalah:
1. Bagaimana prinsip kerja alat kontrol kunci panel otomatis ini bekerja
2
2.Program apa yang diberikan untuk dapat membuka atau menutup panel Listrik.
3.Bagaimana prinsip kerja dari OTP (One Time Password).
4.Bagaimana prinsip kerja mikrokontroler Arduino Nano.
1.3 Tujuan
1. Mengetahui dan memahami mikrokontroler arduino nano secara umum serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
2. Membuat alat keamanan dengan Password berbasis kode OTP.
3. Membuat kunci penutup pintu box panel menggunakan selenoid lock yang dibuka dengan mengirimkan pesan atau perintah melalui SMS
4. Untuk mengetahui sistem Kerja dari SW420
1.4 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah :
1. Hasil pembacaan pengukuran ditampilkan pada LCD berukuran 16x2.
2. Hanya pengaman dari panel listrik yang berbasis OTP
1.5 Manfaat
1. Mampu MenjagaBox dalam Tindakan pencurian orang,dengan memberikan sebuah peringatan atau tindakan.
2. Dapat dijadikan referensi untuk pembuatan alat atau sistem yang lebih baik
1.6 Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah,batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.
3. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang perancangan alat, pembuatan rangkaian alat, blok diagram,diagram alir, pengujian alat dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Perancangan Sistem Keamanan kunci box panel Berbasis OTP (One Time Password) menggunakan arduino nano di lengkapi sensor getar.
4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler.
5. BAB IV PENUTUP
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Arduino Nano Atmega328
Arduino Nano memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5 Volt), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Rx biasa disebut received, yang berguna menangkap data yang dikirim oleh transmitter (Tx). Tx disebut transmit yang berfungsi untuk mengirim data/mengeluarkan data, atau merupakan jalan yang dilalui dalam mengirim data antar device. data akan dikirim melalui Tx (transmitter) dan di ujung lainnya data akan diterima melalui Rx (Received). Sebuah chip FTDI FT232RL yang terdapat pada papan Arduino Nano digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan driver FTDI (tersedia pada software Arduino IDE) yang akan menyediakan COM Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer. 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 FTDI dan koneksi USB yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). 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. ATmega328 memiliki flash memory sebesar 32 KB, (juga dengan 2 KB digunakan untuk bootloader).
ATmega168 memiliki 1 KB memory pada SRAM dan 512 byte pada EEPROM
(yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM); Sedangkan Atmega328 Memiliki 2KB memory pada SRAM dan 1KB pada EEPROM.
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Nano
Mikrokontoler Arduino Nano Tegangan pengoperasian 5V
Teganagan input 7-12V
Batas tegangan input 6-20V Jumlah pinI/O digital 14 (6 PWM) Jumlah pin input analog 6
Arus DC tiap pin I/O 40 Ma Arus dc untuk pin 3.3V 50 Ma
Memori flash 32 KB(
ATmega328)
SRAM 2KB(ATmega328)
EEPROM 1KB(ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
Gambar 2.1Pin Arduino Nano Gambar 2.2 Port ATmega 328
6
Tabel 2.2 Pemetaan Pin Arduino Nano dan Port Atmega 328 Nomor
Pin Nama Pin Nomor Pin Nama Pin
ATmega328 Arduino Nano
1 PD3
(PCINT19/OCB2B/INT1) 6 Digital Pin 3 (PWM)
2 PD4 (PCINT20/XCK/T0) 7 Digital Pin 4
3 GND 4 & 29 GND
4 VCC 27 VCC
5 GND 4 & 29 GND
6 VCC 27 VCC
7 PB6
(PCINT6/XTAL1/TOASC1) - -
8 PB7
(PCINT7/XTAL2/TOASC2) - -
9 PD5 (PCINT21/OC0B/T1) 8 Digital Pin 5
(PWM)
10 PD6 (PCINT22/OC0A/AIN0) 9 Digital Pin 6
(PWM)
11 PD7 (PCINT23/AIN1) 10 Digital Pin 7
12 PB0 (PCINT0/CLK0/ICP1) 11 Digital Pin 8
13 PB1 (PCINT1/OC1A) 13 Digital Pin 9
(PWM)
14 PB2 (PCINT2/SS/OC1B) 13
Digital Pin 10 (PWM - SS)
15 PB3 (PCINT3/OC2A/MOSI) 14
Digital Pin 11 (PWM - MOSI)
16 PB4 (PCINT4/MISO) 15 Digital Pin 12
(MISO)
17 PB5 (PCINT5/SCK) 16 Digital Pin 13 (SCK)
18 AVCC 27 VCC
19 ADC6 25 Analog Input 6
20 AREF 18 AREF
21 GND 4 & 29 GND
22 ADC7 26 Analog Input 7
23 PC0 (PCINT8/ADC0) 19 Analog Input 0
24 PC1 (PCINT9/ADC1) 20 Analog Input 1
25 PC2 (PCINT10/ADC2) 21 Analog Input 2
26 PC3 (PCINT11/ADC3) 22 Analog Input 3
27 PC4 (PCINT12/ADC4/SDA) 24 Analog Input 4
(SDA)
28 PC5 (PCINT13/ADC5/SCL) 25 Analog Input 5
(SCL)
29 PC6 (PCINT14/RESET) 28 & 3 RESET
30 PD0 (PCINT16/RXD) 2 Digital Pin 0
(RX)
31 PD1 (PCINT17/TXD) 1 Digital Pin 1
(TX)
32 PD2 (PCINT18/INT0) 5 Digital Pin 2
2.1.1 Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin 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 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial.
8
External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (misal: Arduino Uno), pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip.
SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.
LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam.
Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, 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 fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu:
I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire.
Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Nano, yaitu:
AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.
ATmega168 memiliki 16 KB flash memory untuk menyimpan kode (2 KB digunakan untuk bootloader); Sedangkan ATmega328 memiliki flash memory sebesar 32 KB, (juga dengan 2 KB digunakan untuk bootloader). ATmega168 memiliki 1 KB memory pada SRAM dan 512 byte pada EEPROM (yang dapat
dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM); Sedangkan ATmega328 memiliki 2 KB memory pada SRAM dan 1 KB pada EEPROM.
Arduino Nano memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya.
ATmega168 dan ATmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5 Volt), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI FT232RL yang terdapat pada papan Arduino Nano digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan driver FTDI (tersedia pada software Arduino IDE) yang akan menyediakan COM Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer.
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 FTDI dan koneksi USB yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).
2.1.2 Sumber Daya Arduino
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melaluicatu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yangdihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternaldengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akansecara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDIFT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB,ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidakaktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkanLED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH. 2.1.4 Memori Arduino Nano Arduino nano menggunnakan mikrokontroler Atmega 168 yang dilengkapi dengan flash memori sebesar 16 kbyte dan dapat digunakan untuk menyimpan kode program utama. Flash memori ini sudah terpakai 2 kbyte untuk program boatloader sedangkan Atmega328 dilengkapi dengan flash memori sebesar 32 kbyte dan dikurangi sebesar 2 kbyte untuk boatloader. Selain dilengkapi dengan flash memori, mikrokontroller ATmega168 dan ATmega328 juga dilengkapi dengan
10
SRAM dan EEPROM. SRAM dan EEPROM dapat digunakan untuk menyimpan data selama program utama bekerja. Besar SRAM untuk ATmega168 adalah 1 kb dan untuk ATmega328 adalah 2 kb sedangkan besar EEPROM untuk ATmega168 adalah 512 b dan untuk ATmega328 adalah 1 kb.
2.1.3 Mikrokontroler ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrolrangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori,I/O tertentu dan unit pendukung sepertiAnalog-to-Digital Converter (ADC) yangsudah terintegrasi di dalamnya. Gambar 2.3 Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega328 Mikrokontroler ATMega328 adalah mikrokontroller 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).
Mikrokontroller 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 MIPS dengan clock 16 MHz.
13 Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya 4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader. 5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. 6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB. 7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output. 8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 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 setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung
operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak 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 R29 ), 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, 14 Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
2.2 SIM 800L
Module SIM800L V2.0 adalah module GSM peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Module GSM merupakan peralatan yang digunakan sebagai mesin dalam suatu aplikasi. Dalam aplikasi yang dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan.
Perintah kepada Modul GSM berupa AT command. Fungsi Modul GSM adalah peralatan yang menghubungkan antara mikrokontroler dengan jaringan GSM dalam suatu applikasi nirkabel. Dengan adanya sebuah modul GSM maka applikasi yang dirancang dapat dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses. Pada awalnya sistem GSM ini dikembangkan untuk melayani sistem seluler dan menjanjikan jangkauan jaringan netwok yang lebih luas seperti halnya pingguna ISDN.GSM Module SIM800L V2.0 biasa digunakan untuk voice call, SMS dan GPRS. SIM 800L V2 salah satu GSM GPRS module yang banyak digunakan untuk keperluan hobby dan proyek profesional. Sangat cocok untuk aplikasi yang berhubungan dengan IoT, SMS gateway, remote controlling, smarthome,SMS/GPRS data logger Untuk SIM800L V2.0 ini memiliki persamaan dengan module sebelumnya yaitu pada penggunaan Chip SIMCOM, sedangakan
12
yang membedakan yaitu pada PIN Interface dan BreakBoard -nya.Kelebihan module ini harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan modul GSM lainnya, module SIM 800L V2.0 ini sudah memiliki rangkaian built-in regulator + TTL level converter di board-nya untuk versi sebelumya SIM800L V1.0 tegangan input Vcc nya masih 3.7V - 4.2V ,kalau dapat tegangan langsung 5V bisa menyebabkan kerusakan pada module GSM Sim800 tersebut, sehingga memerlukan Dc to DC Stepdown untuk menurunkan tegangan dari 5 V DC ke 3.7V - 4.2V.
Gambar 2.3 Module GSM SIM800L V2.0
Module SIM800L V2.0 VCC nya sudah bisa 5V DC sehingga bisa langsung dihubungkan dengan Vcc 5V DC dari arduino. Dan versi ini lebih cepat dalam menangkap sinyal.
Tabel 2.3 Keterangan Interface Modul SIM 800L
Keterangan PIN interface 5V : Power Supply Vdc
GND : Ground
VDD : pin refrensi tegangan 5 Vdc
SIM_TXD : Serial Transceiver / TX (pengirim) SIM_RXD : Serial Reicever / RX (penerima) GND = Ground
RST = RESET / reboot module (aktif LOW)
Tabel 2.4 Keterangan Spesifikasi Module SIM 800L Spesifikasi
- Jaringan seri TTL cocok dengan 3,3V dan 5V Microkontrolers,KOMPATIBEL dengan Arduino
- Modul SIM800L ini memiliki seperangkat supply daya antarrmuka
- Selain itu,ada satu set antena antarmuka pada modul ini - 1900 MHz, it can transmit Voice, SMS and data information with low power
- VDD TTL UART antarmuka seri TTL UART, anda dapat mengghubungkan MCU seperti 51MCU atau lengan atau MSP430 secara langsung. Pin VDD digunakan untuk mencocokkan tegangan TTL.
- Model: SIMCOM SIM800L - Work voltage: 3.7V to 5V - Size: 40mm x 28mm x 3mm - GPRS multi-slot class 12/10 - GPRS mobile station class B - Compliant to GSM phase 2/2+
- Class 4 (2 W 850/900MHz) - Class 1 (1 W 1800/1900MHz)
2.3 Selenoid Door Lock
Solenoid Door Lock adalah salah satu solenoid yang difungsikan khusus sebagai solenoid untuk pengunci pintu secara elektronik. Solenoid ini mempunyai dua sistem kerja, yaitu Normaly Close (NC)dan Normaly Open (NO).
Gambar 2.4 Selenoid Door Lock 2.4 Keypad 3x4
Keypad 3x4 disini adalah sebuah keypad matriks dengan susunan empat baris dan tiga kolom. Untuk media input data numerik yang menggunakan 10 hingga 16
14
buah tombol bisa dilakukan dengan mengunakan teknik Multiplex Matrix Keypad.
Gambar 2.5. Keypad 3x4
Seperti terlihat pada gambar dibawah, apabila saklar 1 ditekan maka baris 1 dan kolom 1 akan terhubung. Apabila saklar 2 ditekan maka baris 1 dan kolom 2 akan terhubung, dan seterusnya.
Gambar 2.6. Interface Keypad 3x4
Tabel 2.5. Keypad 3x4
Kolom C1 C2 C3
Row (baris)
R1 1 2 3
R2 4 5 6
R3 7 8 9
R4 * 0 #
Penggunaan Keypad dilakukan dengan cara menjadikan tiga buah kolom sebagai output scanning dan empat buah baris sebagai input scanning.
Cara Kerja Rangkaian Keypad 3x4 :
Apabila Kolom 1 diberi logika „0‟, kolom kedua dan kolom ketiga diberi logika „1‟ maka program akan mengecek tombol 1, 4, 7, dan *, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
Apabila Kolom 2 diberi logika „0‟, kolom pertama dan kolom ketiga diberi logika „1‟ maka program akan mengecek tombol 2, 5, 8, dan 0, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
Apabila Kolom 3 diberi logika „0‟, kolom pertama dan kolom kedua diberi logika „1‟ maka program akan mengecek tombol 3, 6, 9, dan #, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
Kemudian kembali ke semula, artinya program looping terus mendeteksi data kolom dan data baris, cara ini disebut scaning atau penyapuan keypad untuk mendapatkan saklar mana yang ditekan. Berikut ini tabel kebenaran hasil dari scaning keypad 3x4.
2.5 Modul DC Stepdown LM2596
Modul konventer DC ke DC (DC-DC Converter) ini menggunakan IC LM2596S yang merupakan Integrated Circuit (IC) untuk mengubah tingkatan tegangan (voltage level) arus searah / Direct Curent (DC) menjadi lebih rendah dibanding tegangan masukannya. Tegangan masukan (input voltage) dapat dialiri tegangan berapa pun antara 3 Volt hingga 40 Volt DC, yang akan diubah menjadi tegangan yang lebih rendah di antara 1,5 Volt hingga 35 Volt DC. IC LM2596Sini dirangkaikan dengan komponen-komponen elektronika dengan kualitas terbaik, seperti kapasitor menggunakan SMD SolidCapacitor merk Sanyo yang terkenal dengan kualitasnya yang prima.Modul DC stepdown LM2596 mempunyai fugsi yaitu merubah voltase DC ke DC, bisa diatur untuk output lebih kecil atau lebih besar.
Terdapat kendala menurunkan voltase yaitu untuk menurunkan tegangan DC dengan selisih tidak berbeda jauh bisa menggunakan komponen sederhana. Umumnya digunakan komponen elektronik seperti tahanan atau resistor hanya menurunkan
16
tegangan voltase dengan input fix atau tetap.Misalnya menurunkan 5VDC ke 3VDC.
Menggunakan ponsio/resistor untuk menurunkan tegangan lebih mudah daan murah
Gambar 2.7 Modul DC Stepdown LM2596
untuk dibuat, hanya saja dipengaruhi tegangan input DC ke output DC. Bila sumber DV input adalah tetap, seperti dari adaptor DC.
Kendala kedua untuk menurunkan tegangan dengan tahanan seperti resistor atau potensi belum tentu bisa menurunkan current bessar (Ampere besar seperti 0,5Amp atau 1Amp). Seperti dalam 1000mAh secara perlahan resistor komponen resistor khusus yang mampu dilewati beban amper tinggi.Sedabgkan kendala menaikkan voltase yaitu dengan alat sirkuit sederhana ini dapat menaikkan tegangan arus DC lebih tinggi dari nilai tegangan input yang ada. Seperti input bisa berubah ubah, sentara output voltase DC tetap stabil.Misalnya output yang di inginkan 9VDC, sedangkan sumber power DC yang anda miliki 5V atau 7V DC, selama tidak lebih dari 9V DC. Disebut alat Step Up atau Step Down.untuk menaikan tegangan DC atau menaikan tegangan DC.
Untuk menurunkan tegangan dari LM2596 , Misalnya anda memiliki 5V DC dan ingin membuat arus DC 3V. Tentu bisa, dengan merubah posisi potensi dan diukur multimeter. Tapi anda tidak bisa menaikan tegangan dari 5V ke 6V dengan alat ini. Karena 5V ke 6V DC adalah menaikan tegangan dan bukan menurunkan tegangan.
Contoh Penerapan untuk menurunkan tegangan DC dengan menggunakan DC Step Down :
Kipas pendingin computer agar tidak terlalu berisik dapat diturunkan voltase sampai 9-10V dari sumber input 12VDC.
Adaptor 12v DC dapat diturunkan menjadi 9V. Misalnya dimanfaatkan
untuk power modem yang membutuhkan power 9VDC sementara hanya tersedia adaptor 12V.
Menurunkan power DC 5V ke 3,7V DC seperti baterai lithium dan kebutuhan bagi power tegangan lampu LED sekitar 3,0V sampai 3,7VDC.
2.6 Transistor BD139
Transistor merupakan suatu komponen elektronika yang mempunyai banyak fungsi yaitu sebagai sebagai penyambung dan pemutus (switching) dan lain sebagainya. Transistor dibentuk dari bahan semi konduktor dan memiliki tiga kaki diantaranya, yaitu Basis (B), Kolektor (C) dan Emitor(E). Tiga kaki elektroda tersebut memungkinkan adanya tegangan dan arus yang mengalir. Pada satu kaki transistor yaitu basis akan mengatur aliran dari dua kaki yang lainnya yaitu kolektor dan emitor.
Fungsi lain dari transistor diantaranya, yaitu sebagai pengatur stabilitas tegangan, sebagai penguat amplifier, menguatkan arus dalam rangkaian, sebagai peratas arus, sebagai pembangkit frekuensi rendah ataupun tinggi dan dapat menahan sebagian arus yang mengalir.
Gambar 2.8 Transistor BD139
Pada transistor bipolar terdapat 2 bagian transistor, yaitu transistor PNP dan transistor NPN. Perbedaan dari kedua transistor tersebut yang paling umum terletak pada arah panah yang terdapat pada kaki emitornya. Pada transistor NPN arah panah mengarah ke luar yang berarti arus akan mengalir dari kolektor ke emitor dan pada transistor PNP arah panah mengarah ke dalam yang berarti arus akan mengalir dari emitor ke kolektor.
18
Pada gambar 2.8 Merupakan transistor bd139 yang tergolong dalam transistor biplar dengan jenis transistor NPN. Dimana transistor bd139 mengalir arus dari kolektor ke emiter jika di kaki terdapat sumber tegangan. Dikarenakan terdapat banyak frekuensi dan tegangan kerja yang sangat lebar dan besar, maka terdapat banyak transistor yang digunakan untuk rangkaina elektronika. Se;ain transistor bd139 masih banyak lagi jenis-jenis transistor bahkan ada transisitor dengan ukuran nano micro yaitu transistor yang telah dikemas di dalam prosesor komputer dan sebagainya.
Dari cara kerja transistor juga tidak sulit dibandingkan dengan komponen- komponen yang lain.Ketika arus baris (IB) dan arus output kolektor pada transistor sama dengan nol serta tegangan kolektor maksimum (VCE=VCC), maka transistor dalam kondisi cut-off. Sedangan kebalikannya, saat arus basis dan arus kolektor pada transistor maksimum (IB=IC=Max) serta tegangan kolektor emitor (VCE) sama dengan nol, maka kondisi transistor tersebut dalam keadaan saturasi.
2.7 Power Supply
Salah satu bagian terpenting pada peralatan elektronika adalah power supply, karena fungsinya sebagai sumber tegangan dalam rangkaian.Power supply adalahsuatu hardware komponen elektronika yg mempunyai fungsi sebagai supplier arus listrik dengan terlebih dahulu merubah tegangannya dari AC jadi DC. Jadi arus listrik PLN yang bersifat Alternating Current (AC) masuk ke power supply, dikomponen ini tegannya diubah menjadi Direct Current (DC) baru kemudian dialirkan ke komponen lain yang membutuhkan. Proses pegubahan tegangan tersebut dilakukan karena hardware pada umumnya seperti komputer, hanya bisa bekerja dengna menggunakan arus DC. Ibaratnya makhluk hidup, power supply sama dengan jantung yang fungsi utamanya untuk memompa hasil proses pembentukan darah keseluruh tubuh yang memerlukannya.
Power supply dibedakan menjadi dua jenis berdasar rancangannya. Yang pertama ialah Catu Daya Internal, yakni komponen yang dibuat secara terintegrasi dengan motherboard / papan rangkaian induk. Contoh ampilifier, televisi, DVD Player; catu dayanya jadi satu dengan motherboard-nya didalam chasing perangkat tersebut.
Yang kedua ialah Catu Daya Eksternal, yakni komponen yang dibuat dengan terpisah
dari motherboard perangkat elektroniknya. Contoh charger Laptop dan charger HP.
Gambar 2.9 Power Supply
2.7.1 Klasifikasi Power Supply
Pada umumnya Power Supply dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok besar, yakni berdasarkan fungsinya, berdasarkan bentuk mekanikalnya dan juga berdasarkan metode konversinya. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai ketiga kelompok tersebut :
Berdasarkan Fungsi
Regulated Power Supply adalah power supply yang dapat menjaga kestabilan tegangan dan arus listrik meskipun terdapat perubahaan atau variasi pada beban atau sumber listrik (Tegangan dan Arus Input).
Unregulated Power Supply adalah power supply tegangan ataupun arus listriknya dapat berubah ketika beban berubah atau sumber listriknya mengalami perubahan.
Adjustable Power Supply adalah power supply yang tegangan atau Arusnya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan menggunakan Knob Mekanik. Terdapat 2 jenis Adjustable Power Supply yaitu Regulated Adjustable Power Supply dan Unregulated Adjustable Power Supply.
Berdasarkan Bentuk
Untuk peralatan Elektronika seperti Televisi, Monitor Komputer, Komputer Desktop maupun DVD Player, Power Supply biasanya ditempatkan di dalam atau menyatu ke dalam perangkat-perangkat tersebut sehingga kita sebagai konsumen tidak dapat melihatnya secara langsung. Jadi hanya sebuah kabel listrik yang dapat kita lihat dari luar. Power Supply ini disebut dengan Power Supply Internal (Built in). Namun ada juga Power Supply yang berdiri sendiri (stand alone) dan berada diluar perangkat elektronika yang kita gunakan seperti
20
Charger Handphone dan Adaptor Laptop. Ada juga Power Supply stand alone yang bentuknya besar dan dapat disetel tegangannya sesuai dengan kebutuhan kita.
Berdasarkan Metode Konversi
Berdasarkan Metode Konversinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Power Supply Linier yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung dari Inputnya dan Power Supply Switching yang harus mengkonversi tegangan input ke pulsa AC atau DC terlebih dahulu.
2.8 LED
LED merupakan komponen yang mampu mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis dopping yang berbeda tersebut dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda.
LED merupakan singkatan dari Light Emitting Diode. Dari sisi penggolongan, LED merupakan komponen aktif bipolar semikonduktor, karena itu hanya mampu mengalirkan arus dalam satu arah saja. Untuk menyalakan LED, cukup dengan
Gambar 2.10 LED
mengalirkan arus dari anoda ke katoda (forward biass) dengan beda potensial minimum berkisar antara 1,5 hingga 2 volt dan arusnya berkisar di 20mA. Perlu diperhatikan juga bahwa LED juga memiliki tegangan nyala maksimum, jika tegangan tersebut terlewati maka LED akan rusak. Di pasaran umumnya LED dikemas berkaki dua (katoda dan anoda) dengan bermacam‐ macam warna nyala.
Untuk membedakan kedua kaki tersebut, kaki anoda biasanya dibuat lebih panjang dari pada katoda. LED (Light Emitting Diode) adalah kompon enelektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. warna-warna yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang serig kita jumpai pada remote control TV ataupun remote control perangkat elektronik lainnya.
2.8.1 Rangkaian Dasar Menyalakan LED (Light Emitting Diode) Besarnya arus maksimum pada LED (Light Emitting Diode) adalah 20 mA, sehingga nilai resistor harus ditentukan. Dimana besarnya nilai resistor berbanding lurus dengan besarnya tegangan sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai resistor pembatas arus LED (Light Emitting Diode) dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut.
Gambar 2.11. Rangkaian Dasar LED
Seperti penjelasan sebelumnya, bahwa LED merupakan keluarga dari dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED (Light Emitting Diode) hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari anoda menuju ke katoda.LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di-dopping sehingga menciptakan junction P dan N. Proses dopping 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
22
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 proton dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
2.9 OLED SSD1306
OLED 0.96 atau Organic Led adalah display grafik dengan ukuran 0.96 inci dan resolusi 128x32 pixel menggunakan teknologi OLED, Display OLED biasanya terbuat dari karbon dan hidrogen.Untuk komunikasi dengan Mikrokontroler Arduino menggunakan Komunikasi I2C, menggunakan 2 pin yaitu pin Sda dan Pin Scl, sehingga Menghemat Pin.
Gambar 2.12 OLED SSD1306 96” 128x32 OLED SSD1306 memiliki spesifikasi:
Ukuran board : 2.7 x 2.7 Cm Ukuran layar : 2.65 x 1.5 Cm Resolusi layar : 128 x 32 pixel
Warna pixel : Kombinasi kuning dan biru,Full putih,Full biru Komunikasi : I2C/IIC VCC : 3.3 – 5 V
Berbeda dengan teknologi LCD, layar OLED dapat menghasilkan cahaya sendiri dari masing2 pikselnya dan tidak membutuhkan tambahan backlight lagi, sehingga tampilan dari layar OLED terlihat lebih terang dan jernih dan warna hitamnya benar2 hitam pekat.Sehingga pemakaian daya relatif lebih Hemat OLED di banding LCD.
SSD1306 adalah driver CMOS OLED / PLED chip tunggal dengan pengontrol untuk
sistem tampilan grafis dot-matrix dioda organik / polimer. Ini terdiri dari 128 segmen dan 64common. IC ini dirancang untuk panel OLED tipe Common Cathode.
SSD1306 disematkan dengan kontrol kontras, RAM display dan osilator, yang mengurangi jumlah komponen eksternal dan konsumsi daya. Ini memiliki kontrol kecerahan 256 langkah. Data / Perintah dikirim dari MCU umum melalui perangkat keras yang dapat dipilih 6800/8000 seri kompatibel Parallel Interface, antarmuka I2C atau Serial Peripheral.
2.10 Instalasi Software
Sebelum melakukan perancangan perangkat terlebih dahulu harus menginstall software arduino IDEpada laptop atau PC yang dapat di download secara gratis di situs resmi arduino.cc. Fungsi dari software arduino ini adalah untuk melakukan proses coding atau pemrograman dari sistem yang dibuat. Setelah melakukan pemrograman data akan dikirim melalui USB (Universal Serial Bus) yang terhubung laptop atau PC dengan arduino. Gambar 3.6 menunjukan tampilan dari software arduino IDE.
Gambar 2.13 Tampilan software arduino Perancangan Perangkat:
Pemilihan kebutuhan komponen pada perancangan sistem merupakan unsur yang sangat penting dan hal-hal yang perlu diperhatikan yaitu:
1.Menggunakan mikrokontroler arduino nano dengan platform Open Source sehingga untuk pengembangannya dapat terus ditingkatkan.
2.Menggunakan komponen-komponen yang tersedia di pasaran.
24
2.11 Sensor Getar
Sensor getaran merupakan salah satu sensor yang dapat mengukur getaran suatu benda yang nantinya dimana data tersebut akan diproses untuk kepentingan percobaan ataupun digunakan untuk mengantisipasi sebuah kemungkinan adanya bahaya. Jenis sensor getaran yang saat ini sering di gunakan adalah accelerometer, piezoelektrik dan seismograf. Accelerometer merupakan alat yang dapat berfungsi untuk mengukur percepatan dari sebuah benda. Percepatan tersebut di ukur bukan dengan menggunakan koordinat dari percepatan tersebut, melainkan dengan mengukur percepatan berdasarkan fenomena pergerakan benda yang di hubungkan dengan perubahan massa yang terjadi di dalam alat pengukur tersebut. Seismometer (bahasa Yunani: seismos: gempa bumi dan metero: mengukur) adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram. Piezoelektrisitas adalah kemampuan dari suatu benda (pada umumnya kristal dan keramik) untuk menghasilkan potensial listrik sebagai response terhadap tekanan mekanik yang diberikan.
2.11.1 Sensor SW -420
Sensor yang dapat mengukur getaran suatu benda yang nantinya dimana data tersebut akan diproses untuk kepentingan percobaan ataupun di gunakan untuk mengantisipasi sebuah kemungkinan adanya mara bahaya. Salah satu jenis sensor getaran yang saat ini sering digunakan accelerometer benda yang di hubungkan denagn perubahan massa yang terjadi di dalam alat pengukur tersebut sensor SW-420.
Gambar 2.14 Sensor SW -420
25 BAB III
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
3.1 Diagram Blok
Diagram Blok Perancangan Sistem Keamanan Kunci Box Panel Berbasis OTP (One Time Password) Menggunakan Arduino Nano dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar Blok 3.1.Perancangan Sistem Keamanan Kunci Panel BOX Berbasis OTP Menggunakan Arduino Nano.
Seperti pada gambar 3.1. Alat ini dirancang untuk memonitoring panel BOX secara realtime dengan menggunakan SIM 800L yang berfunsi untuk pemberi sinyal .Module SIM800L V2.0 adalah module GSM peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Module GSM merupakan peralatan yang digunakan sebagai mesin dalam
ADDUINO PSA
KEYPAD LCD
SELENOID DOOR LOCK SIM 800L
HP (HANDPHO
NE)
SENSOR GETAR SW
420
26
suatu aplikasi. Dalam aplikasi yang dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan Perintah kepada Modul GSM berupa AT command. Fungsi Modul GSM adalah peralatan yang menghubungkan antara mikrokontroler dengan jaringan GSM dalam suatu applikasi nirkabel.
3.2 Fungsi dan Setiap Komponen yang digunakan
Dalam pembuatan Sistem keamanan Kunci panel box berbasis OTP ini membutuhkan beberapa perangkat Hardware,Software dan alat pendukung lain:
3.2.1 Hardware
a. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA328 dapat dilihat pada gambar 3,4 di bawah ini.
Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler Atmega328
Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATmega328. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Berikut konfigurasi pin Arduino Nano :
1.VIN (Pin30) Fungsinya adalah sebagai Tegangan input Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal.
2. +5V (Pin27) Fungsinya adalah sebagai tegangan input/output 5 volt dari regulator atau power suplay external.
3. GND (Pin4 dan Pin29) Merupakan pin yang berfungsi untuk ground.
4. I/O (Pin1-2 dan Pin5-16) Fungsinya adalah seebagai input/output data digital
5. RESET (Pin3 Dan Pin26)
6. 3V3 (Pin17) Fungsinya adalah sebagai tegangan output yang dipasok oleh 7. AREF (Pin18) Fungsinya adalah sebagai tegangan untuk input analog.
8. Digunakan dengan analogReference().
9. ANALOG INPUT (Pin19-26) Fungsinya adalah sebagai Input/Output data analog yang berjumlah 7 buah pin.
Arduino Nano mempunyai 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai pin input atau output. Pin ini akan mengeluarkan tegangan 5V untuk mode HIGH (logika 1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0) jika dikonfi- gurasikan sebagai pin output. Jika di konfigu- rasikan sebagai pin input, maka ke 14 pin ini dapat menerima tegangan 5V untuk mode HIGH (logika1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0). Besar arus listrik yang diijinkan untuk melewati pin digital I/O adalah 40 mA. Pin digital I/O ini juga sudah dilengkapi dengan resistor pull-up sebesar 20-50 kΩ. Ke 14 pin digital I/O ini selain berfungsi sebagai pin I/O juga mempunyai fungsi khusus yaitu: Pin D0 dan pin D1 juga berfungsi se- bagai pin TX dan RX untuk komunikasi data serial.
Kedua pin ini terhubung langsung ke pin IC FTDI USB-TTL. Pin D2 dan pin D3 juga berfungsi sebagai pin untuk interupsi eksternal. Kedua pin ini dapat dikonfigu- rasikan untuk pemicu interupsi dari sumber eksternal. Interupsi dapat terjadi ketika timbul kenaikan atau penurunan tegangan pada pin D2 atau pin D3. Pin D4, pin D5, pin D6, pin D9, pin D10 dan pin D11 dapat digunakan sebagai pin PWM (pulse width modulator). Pin D10, pin D11, pin D12 dan pin D13, ke empat pin ini dapat digunakan untuk komu- nikasi mode SPI.
b.Rangkaian Sistem minimum Keypad
Pada umumnya keypad ini digolongkan berdasarkan jumlah tombol. Dan disebut sebagai keypad matrix mxn. Keypad matriks 3 x 3, berarti bahwa keypad tersebut memiliki 12 tombol. Jenis keypad yang umum dijual di pasaran antara lain keypad
28
matriks 3x3, 3x4, dan 4x4. Pada proyek tugas akhir ini keypad yang digunakan adalah keypad 3x4.
Gambar 3.3 Rangkaian Sistem minimum Keypad
Pada dasarnya keypad berisi saklar-saklar biasa, semisal saklar push button.
Dimana cara kerjanya hanyalah berdasarkan proses konduktansi pada saat tombolsaklar ditekan. Tombol yang tertekan oleh jari, akan mendorong lempeng konduktor yang melekat pada lapisan pegas menyentuh lapisan konduktor yang terdapat di bagian dasar (lapisan atas dari PCB). Selanjutnya hal ini akan mengakibatkan terminal-terminal konduktor yang ada di dasar saling berhubungan.
Jika saja pada kedua terminal tersebut diberi beda potensial maka pada saat tombol dilepas, tidak aka nada arus lisrtrik yang mengalir diantara kedua terminal.
Sebaliknya, saat tombol ditekan, maka konduktor yang terdapat pada bagian dasar pegas akan menyentuh kedua terminal tersebut.
c. Rangkaian Sistem minimum OLED
SSD1306 adalah single-chip CMOS OLED. Display OLED ssd1306 ini berukuran kecil, hanya sekitar 1", tetapi sangat mudah dibaca karena kontras tinggi pada layar OLED. Display ini terbuat dari 128x64 individu piksel OLED putih, masing-masing dihidupkan atau dimatikan oleh chip controller. IC ini dirancang untuk jenis common katoda pada panel OLED. karena membuat cahaya sendiri, tidak diperlukan backlight, Sehingga OLED ini hemat dalam pengkonsumsian daya. Ini memiliki 256 langkah kontrol kecerahan. Data / Perintah dikirim dari MCU melalui
Gambar 3.4 Rangkaian Sistem minimum OLED
hardware 6800/8000 series yang kompatibel denagn Paralel Interface, I2C interface atau Serial Peripheral Interface. OLED Sangat cocok untuk banyak aplikasi portable seperti ponsel sub-display, MP3 player dan kalkulator dan lain sebagainya.
d. Rangkaian Sistem minimum Modul DC Stepdown
Modul step down ini menggunakan IC LM2596. Dimana IC LM2596 adalah sirkuit terpadu/integrated circuit yang berfungsi sebagai step down DC converter dengan current rating 3A. Terdapat beberapa varian dari IC seri ini yang dapat
dikelompokkan dalam dua kelompok yaitu versi adjustable yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan versi fixed voltage output yang tegangan keluarannya
Gambar 3.5 Rangkaian minimum Modul DC Stepdown
30
sudah tetap / fixed. Pada modul diatas menggunakan seri IC adjustable yang tegangan keluarnya dapat diubah-ubah. Keunggulan modul step down LM2596 dibandingkan dengan step down tahanan resistor / potensiometer adalah besar tegangan output tidak berubah (stabil) walaupun tegangan input naik turun. Berikut merupakan gambar dari Modul step down LM2596.
e. Rangkaian Sistem minimum Buzzer
Gambar 3.6 Rangkaian minimum Buzzer
Buzzer ini akan di hubungkan kaki Positif ke kaki D13 dan kaki negatif nya ke ground.
F. Rangkaian Sistem minimum SIM 800L
Gambar 3.7 Rangkaian minimum SIM 800L
SIM 800L adalah penghubung jaringan dimana kaki kakinya, Tx akan dihubungkan ke D11 arduino,Rx akan dihubungkan D10, VCC akan di hungkan ke OUT+ Modul.
G. Sensor SW -420
Gambar 3.8 Sensor SW-420
Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan mengubahnya ke dalam sinyal listrik.Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser,yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan.Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probedan velomitor probe,sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.Sedangkan,sensor non-kontak biasanya disebut Shaft Relative Measurement.Sensor yang digunakan adalah proximity probe(Eddy current probe).Untuk proxymity probe, yang diukur adalah perpindahannya.Untuk sensor non-kontak,probe dan mesin atau media lainnya dalam penggunaannya tidak bersentuhan secara langsung.
Parameter Getaran:
1.Acceleration,merupakanpercepatan gerak secara bolak-balik pada suatu periode waktu tertentu. Percepatan selalu berubah sepanjang jarak tempuhnya.
2.Jarak, yaitu berapa jauh jarak getaran maksimal yang mampu dideteksi oleh sensorgetaran SW-420 hingga sensor tidak mampu mendeteksi getaran.
32
3.2.2 Software a. Eagle
Software eagle dalah aplikasi otomatisasi desain skrip elektronik dengan tangkapan skematis, tata letak papan sirkuit tercetak, router otomatis, dan fitur-fitur manufaktur berbantuan komputer.
Gambar 3.9 Software Eagle b. Solder
Alat yang digunakan untuk memanaskan timah patri yang digunakan untuk menyambungkan komponen-komponen elektronik.
c.Obeng
obeng digunakan untuk merapatkan mur sebagai pengunci antar komponen dan casis.
d. Bor
Alat ini digunakan untuk membuat lubang baik pada PCB maupun pada rangka.
3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB
Perancangan PCB (Printed Circuit Board) dilakukan bersama dengan perancangan tata letak komponen. Proses ini sangat erat kaitannya dengan pola PCB.
Dalam merancang tata letak komponen dan pembuatan jalur, perlu diperhatikan hal hal berikut ini:
a. Letakkan komponen yang rapi dan simetris.
b. Menghindari sudut atau belokan yang tajam agar jalur tidak mudah mengelupas.
Dalam merancang PCB pada Poyek ini digunakan Eagle 7.7.0. software ini digunakan untuk memberikan kemudahan dalam merancang rangkaian dan layout PCB. Langkah pertama untuk membuat PCB adalah menggambar rangkaian. Untuk menggambar rangkaian dibutuhkan ketelitian dalam menghubungkan kaki kaki dari komponen.
Gambar 3.10 Rangkaian PCB
34
3.4 Flowchart System
t
YA
t
YA Inisialisasi
Strat
I/Password P
Pasword Benar
Kode Benar?
Kunci Terbuka I/Kode OTP
Kirim sms Kode OTP
Delay 10 Detik Buzzer Aktif
Buzzer Aktif
Gambar 3.11 Flowchart Selesai Kunci Tertutup
IF
Getar=1 Kirim Data
BAB IV
PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian dan Pembahasan Proyek 4.1.1 Pengujian PSA
Pada proyek akhir ini terdapat power supply 12V yang digunakan untuk memberikan daya ke seluruh komponen yang ada. Namun, sebelum tegangan masuk ke GSM 800L harus melalui step down sebagai penurun tegangan, sebab GSM 800L hanya membutuhkan 5 VDC. maka dari itu butuh kalibrasi agar gsm bekerja sesuai yang diinginkan.
.
Gambar 4.1 Pengujian PSA
4.1.2 Pengujian Arduino
Dalam pengujian Arduino ini , Jika program sederhana tersebut diisikan ke dalam IC mikrokontroler ATMega328 dan mikrokontroler dapat berjalan sesuai dengan perintah program yang diisikan yaitu lampu LED (Light Emitting Diode) telah hidup dan mati secara bergantian, maka rangkaian minimum sistem mikrokontroler ATMega328 telah bekerja dengan baik
Pengujian mikrokontroler Arduino Atmega328 dilakukan dengan cara pengecekan pada pin-pin Arduino yang nantinya akan digunakan sebagai inputmaupun output untuk menjalankan sistem. Pengujian output digital dilakukan dengan cara pengecekan pada pin-pin digital Arduino dengan menggunakan
multimeter digital. Pada perancangan alat ini, ada beberapa pin yang digunakan sebagai output digital.
Program Arduino:
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
4.1.3 Pengujian Keypad dan LCD
Pengujian keypad 3x4 ini,pertama kita harus menekan kode awal supaya dikirimkan SMS ke handphone.
Keypad berfungsi sebagai pengisian password agar dapat membuka Box panel.
Berikut ini adalah contoh pengisian password pada LCD:
a. Hidupkan kunci pintu elektrik dengan cara menekan tombol power.
b.Setelah sistem pintu elektrik hidup masukan password berupa angka, maksimal 6 digit menggunakan keypad.
c. Semisal ingin memberi input password 123456 tinggal tekan tombol pada keypad.
d.Setelah muncul angka 123456 pada LCD tekan tombol # pada keypad (Tombol # berfungsi sebagai tombol konfirmasi password).
e. Jika ingin menghapus password gunakan tombol * pada keypad.
Gambar 4.2 Pengujian Keypad
38
Pengujian rangkaian OLED dapat dilakukan dengan cara memberi tegangan sebesar 5 Volt DC pada OLED, kemudian rangkaian penampil OLED dihubungkan denganrangkaian sistem minimum mikrokontroler Atmega328.
Gambar 4.3 Pengujian LCD OLED
Untuk menampilkan karakter ke OLED , maka pada chip mikrokontroler ATMega328 diberi program seperti berikut :
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 32
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
#define NUMFLAKES 10
#define LOGO_HEIGHT 16
#define LOGO_WIDTH 16
#define solenoid A2
#define buzzer 13 void setup(){
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
}
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
}
void loop(){
display.clearDisplay();
display.setCursor(0,0);
display.print("Enter Pswd");
display.display();
}
[21.02, 21/6/2020] Bang Fatur: keypad
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 3;
const byte COLS = 4;
char hexaKeys[ROWS][COLS] = { {'0','1','2','3'},
{'4','5','6','7'}, {'8','9','A','B'}, {'C','D','E','F'}
};
byte rowPins[ROWS] = {3, 2, 1, 0};
byte colPins[COLS] = {7, 6, 5, 4};
Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char customKey = customKeypad.getKey();
if (customKey){
Serial.println(customKey);
} }
mikrokontroller
40
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
4.1.4 Pengujian Sim 800L dan Selenoid
Pengujian dilakukan dengan memberi logic 0 dan 1 pada masukan rangkaian, sehingga akan bekerja dan akan menghubungkan dan memutuskan kunci selenoid dengan sumber tegangan.
Gambar 4.4 Pengujian Selenoid Gambar 4.5 Pengujian Selenoid Tertutup Terbuka
Keterangan :
Kondisi kunci selenoid mengunci berarti selenoid Low / 0, transistor TIP120 tidak dapat tegangan (tonjolan kunci keluar).
Kondisi kunci selenoid membuka berarti selenoid High / 1, transistor TIP120 dapat tegangan (tonjolan kunci masuk).
Program selenoid void setup() {
pinMode(A2, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever void loop() {
digitalWrite(A2, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(A2, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second
4.1.5 Pengujian Sensor SW-420
Dalam pengujian Sensor ini ketika ada ingin orang yang ini merusak atau maka sensor akan bergetar dan memberi sinyal ke SIM 800L.Sehingga SIM 800L akan mengirim pesan kepada kita.
Gambar 4.6 Osiloskop sebelum ada getaran void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A3);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
42
4.2 Data Pengujian
4.2.1 Data Pengujian Power Supply
Tabel 4.1 Data Pengujian power supply 12V
NO Nama
Pengukuran
Pengukuran yang ke
V-Out berdasarkan
spesifikasi (Volt)
Hasil Pengukura
n (Volt)
Selisih tegangan
(Volt)
1 Catu daya 12V DC
1 12 5.07 0.7
2 12 5.07 0.7
3 12 5.07 0.7
4 12 5.07 0.7
5 12 5.07 0.7
4.2.2 Data Pengujian Keypad dan LCD
Tabel 4.2 Data Pengujian keypad dan LCD TOMBOL
KEYPAD
FUNGSI
1 Menampilkan angka 1
pada LCD
2 Menampilkan angka 2
pada LCD
3 Menampilkan angka 3
pada LCD
4 Menampilkan angka 4
pada LCD
5 Menampilkan angka 5
pada LCD
6 Menampilkan angka 6
pada LCD
7 Menampilkan angka 7
pada LCD
8 Menampilkan angka 8
pada LCD
9 Menampilkan angka 9
pada LCD
0 Menampilkan angka 0
pada LCD
* Menghapus password
# Konfirmasi password
A -
B -
C -
D Tombol Reset / standby
4.2.3 Data Pengujian Selenoid Doorlock
Tabel 4.3 Hasil pengujian solenoid Door lock
Logic Kondisi Kunci Selenoid
1 Membuka
0 Mengunci
4.3 Hasil Pengujian dan pembahasan
Hasil dari pembuatan alat berbasil keamanan berbasis OTP ini menggunakan Arduino nanno sebagai berikut.
Tabel 4.4 Hasil Pengiriman SMS Sim 800L Ke handphone SIM 800L Respon
Time
Handphone/Serial Monitor
Send 5 SMS masuk dari:082166541630
(463148)
Send 5 SMS masuk dari:082166541630
(759752)
Send 4 SMS masuk dari:082166541630
(830665)
Send 1 SMS masuk dari:082277611789
(547984)
Send 1 SMS masuk dari:082277611789
(759752)
