Berbasis Mikrokontroler Arduino Atmega16
Hendriyanto
Program Studi Komputerisasi Akuntansi, STMIK Cikarang Email : [email protected]
Abstrak
Pada umumnya webcam digunakan sebagai media komunikasi dunia maya. Namun pada model sistem monitoring yang direalisasikan menggunakan webcam sebagai sensor yang mengganti indra penglihatan untuk melakukan monitoring di dala m ruangan. Dalam melakukan monitoring, webcam dapat digerakkan secara horizontal dan vertikal menggunakan 2 buah motor servo yang dikendalikan oleh mikrokontroller Atmega 16. Pada model sistem ini, dikembangkan pula program motion detection untuk mendeteksi adanya pergerakan di dalam ruangan. Jika terjadi pergerakan, maka tampilan gambar dari webcam akan direkam pada Personal Computer. Karena webcam memiliki keterbatasan pencahayaan ketika ruangan gelap, maka dilakukan penambahan modul infra merah yang dilengkapi sensor LDR. Dengan modul ini, pergerakkan di dalam ruangan yang gelap dapat terdeteksi sejauh 6 meter. Untuk jarak antara ruang pengawas dan ruang yang dipantau,didapatkan panjang kabel sejauh 8 meter.
Kata kunci: Webcam, Mikrokontroler Atmega 16, web, Buzzer, Modem
I Pendahuluan
Webcam merupakan kamera digital yang berfungsi sebagai alat untuk mengambil video dan foto, yang pada umumnya digunakan sebagai media komunikasi dunia maya.
Minimnya pemantauan terhadap lingkungan sekitar dapat menjadi penyebab meningkatnya tindakan kriminal pada masyarakat saat ini. Pemantauan yang dilakukan oleh manusia memiliki kekurangan terhadap kinerja manusia dikarenakan keterbatasan manusia dalam faktor tenaga. Dengan memanfaatkan webcam keterbatasan tersebut dapat diatasi, karena webcam digunakan sebagai sensor yang menggantikan fungsi indra penglihatan untuk melakukan pemantauan, sehingga pemantauan dapat dilakukan tanpa harus dipantau dalam jarak pandang mata.Webcam memiliki kemampuan gerak yang terbatas,dikarenakan webcam tidak dilengkapi dengan aktuator sebagai sistem penggeraknya. Dengan terbatasnya kemampuan webcam untuk bergerak menyebabkan hasil pemantauan yang dilakukan oleh webcam tidak maksimal, sehingga sebagian dari ruangan yang dipantau tidak dapat dijangkau oleh tangkapan webcam. Data (citra gambar) yang dihasilkan webcam berupa video dan foto, dimana untuk memperoleh data (citra gambar) tersebut diperlukan pengawas. Webcam tidak dapat mengambil data (citra gambar) secara otomatis. Berdasarkan permasalahan tersebut penulis melakukan penelitian agar webcam dapat dikembangkan lebih baik untuk melakukan pemantauan.
Dalam melakukan pemantauan, webcam dilengkapi program motion detection sebagai pendeteksi gerakan. Motion detection merupakan suatu proses yang digunakan untuk mendeteksi gerakan dari suatu objek. Dalam mendeteksi
gerakan, motion detection membandingkan piksel data (gambar) sebelum dengan sesudah adanya pergerakan. Jika terjadi perbedaan piksel antara data sebelum dengan data sesudah berarti motion detection menangkap adanya pergerakan, tetapi apabila tidak ada perbedaan piksel antara data sebelum dengan data sesudah berarti tidak ada pergerakan. Piksel yang dibandingkan merupakan nilai RGB (Red Green Blue) dari kedua gambar tersebut. Motor servo digunakan sebagai aktuator untuk menggerakkan webcam secara horizontal dan vertikal. Motor servo tipe standar memiliki putaran sudut maksimal 180°, baik searah jarum jam maupun berlawan arah dengan jarum jam. Webcam yang digerakkan menggunakan dua buah motor servo merupakan sensor yang menggantikan fungsi indra penglihatan dalam melakukan pemantauan di dalam ruangan, sehingga ketika program motion detectionmendeteksi adanya pergerakan di dalam ruangan tersebut, maka buzzer akan aktif sebagai indikator. Pengendali yang memberi perintah agar motor servo dan buzzer dapat bekerja adalah mikrokontroler ATMega16.
Model sistem monitoring ini akan divisualisasikan pada PC (Personal Computer), sehingga kontrol untuk menggerakkan webcam menggunakan dua buah motor servo dikendalikan oleh PC. Komunikasi data serial digunakan dalam pengiriman data dari PC ke mikrokontroler ATMega16 dengan memanfaatkan IC (Integrated Circuit) MAX232 sebagai konverter level tegangan. PC akan mengirimkan karakter kepada mikrokontroler ATMega16, kemudian mikrokontroler ATMega16 akan menjalankan intruksi sesuai dengan karakter yang dikirimkan oleh Personal Computer.
II Tinjauan Pustaka A. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang didalamnya terdapat mikroprosesor yang telah dikombinasikan dengan I/O dan memori (ROM/RAM). Penggunaan mikrokontroler lebih menguntungkan dibandingkan penggunaan mikroprosesor. Hal ini dikarenakan dengan mikrokontroler tidak perlu lagi penambahan memori dan I/O eksternal selama memori dan I/O internal masih bisa mencukupi. Selain itu proses produksinya secara masal, sehingga harganya menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori
program,atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari sistem computer”. [1]
Gambar 2.1 Bagian Mikrokontroler
B. Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan mikrikontroler berbasis Atmega16 yang memiliki Saluran Input/Output (I/O) ada 32 buah, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTDADC / Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 channel pada PORTA buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit dengan prescalers dan kemampuan pembanding Watchdog timer dengan osilator internal Tegangan operasi 2,75 - 5,5 V pada ATMega16L dan 4,5 - 5,5 V pada ATMega16 EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi Antarmuka komparator analog4 channel PWM kecepatan nilai (speed grades) 0 - 8 MHz untuk ATMega16L dan 0 - 16 MHz untuk ATMega16.
Gambar 2.2 Board Arduino Uno C. Sensor Arus SCT-013 (Max 30A)
Spesifikasi sensor arus SCT-013 (Max 30A) bisa dilihat dari gambar di bawah ini:
Gambar 2.3 Spesifikasi Sensor Arus Yhdc SCT-013 (Max 30A)
D. Modem GSM 4G
Informasi yang terus berkembang pesat dan semakin cepat di sebar luaskan saat ini memang tak terlapas dari adanya internet yang semakin memasayarakat. Terlebih sekarang untuk mendapatkan kabar atau informasi terbaru pun sangatlah mudah karena ketersediannya banyak sarana dan prasarana termasuk salah satunya adalah Modem yang mampu mengakses internet dimanapun hanya dengan bermodal perangkat tersebut.
Dengan semakin gencarnya perluasan jaringan 4G LTE di Indonesia yang sekarang sedang di lakukan sebagian besar penyedian layanan internet pun membuat sekarang banyak model model 4G.
berkecepatan tinggi, modem model 4G yang ada saat ini pun sudah banyak di lengkapi dengan fitur menarik termasuk kemampuan untuk memancarkan sinyal wifi, sehingga untuk para pengguna smartphone pun tetap bisa terkoneksi dengan model 4G LTE tersebut.
Jaringan Global System for Mobile Communication (GSM) adalah jaringan telekomunikasi seluler yang mempunyai arsitektur yang mengikuti standart ETSI (European Telecommunication Standard Institute) GSM 900 / GSM 1800.
Arsitektur jaringan GSM tersebut terdiri atas tiga subsistem yaitu Base Station Subsystem (BSS), Network Switching Subsystem.[2]
Gambar 2.4 Arsitektur Jaringan GSM
III Rancangan Rangkaian Sistem
Berikut skematik rangkaian sistem perancangan alat monitorting Ruangan menggunakan webcam berbasis mikrontroler aduino atmega16.
Gambar 3.1 Skematik Rangkaian Sistem
Dan berikut ini adalah gambar yang menunjukkan hasil realisasi sistem perangkat lunak (Daryanto, 2009)
Gambar 3.2 Realisasi Sistem Perangkat Lunak
Keterangan realisasi perangkat lunak pada PC sebagai berikut : 1. Merupakan pilihan menu dalam model sistem monitoring
ini. Menu terdiri dari menu manual dan menu otomatis.
2. Merupakan tampilan besar sudut pergerakan motor servo horizontal dan vertikal.
3. Merupakan kontrol navigasi (arah) pergerakan motor servo horizontal, terdiri dari LEFTuntuk pergerakan ke kiri dan RIGHT untuk pergerakan ke kanan.
4. Merupakan kontrol navigasi (arah) pergerakan motor servo vertikal, terdiri dari UP untuk pergerakan ke atas dan DOWN untuk pergerakan ke bawah.
5. Merupakan tampilan webcam untuk mengetahui keadaan di dalam ruangan yang sedang dipantau.
6. Merupakan tampilan yang menunjukkan posisi motor servo horizontal ketika bergerak otomatis.
7. Merupakan menu untuk melakukan pengaturan awal. Menu ini terdiri dari :
a. Menu FILE yang digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan webcam , serta menutup program pada tampilan PC.
b. Menu SETTING yang digunakan untuk melakukan pengaturan baudrate yang digunakan untuk komunikasi serial.
c. Menu HELP merupakan kontak email dari penulis.
C. Menghubungkan Sensor Arus dengan Arduino
Untuk menghubungkan sensor arus ke Arduino di perlukan beberapa komponen, antara lain:
1. Resistor 33 Ohm 2. Resistor 10 KOhm 3. Kapasitor 2200 uf 4. Power supply 12 V 5. Kabel jumper
6. Papan PCB atau Breadboard
Berikut gambar rangkaian input sensor arus ke arduino:
Gambar 3.3 Rangkaian Input Sensor Arus ke Arduino
D. Rangkaian Modem GSM ke Arduino
Gambar 3.4 Rangkaian Modem Gsm ke Arduino
Dari gambar di atas bisa dilihat cara menghubungkan modem gsm ke arduino dimana rx tx pada modem bisa langsung dihubungkan dengan cara membongkar modem, tetapi menggunakan modul rs 232 to ttl supaya mempermudah dan tanpa membongkar modem.
E. Perancangan Web
Untuk menampilkan data arus yang telah terbaca oleh sensor arus yang telah di kirim oleh modem gsm ke database inbox gammu maka pada penelitian ini telah di buat web sebagai output dari alat monitoring arus. Berikut adalah tampilan menu- menu pada web:
Gambar 3.5 Tampilan Data Arus Pada Web IV Pengujian Motor Servo
Untuk memastikan perlu ada pengujian alat monitoring arus webcam menghasilkan output sesuai dengan yang di inginkan, maka telah dilakukan pengujian. Dalam pengujian alat monitoring ruangan. Tujuan adalah untuk mengetahui perbedaan besar sudut motor servo yang dibuat pada software Bascom AVR dengan sudut sebenarnya. Pada saat melakukan pengujian, pengambilan besar sudut pergerakan motor servo dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Pengujian Motor Servo No Nama Form Kondisi
Pengujian Hasil Pengujian 1 Motor Servo Dikirim Logika
1-255
Motor Servo bergerak 180o Dikirim Logika
0
Motor Servo tidak bergerak
2 Motor DC Dikirim Logika 1
Motor DC Bergerak Dikirim Logika
0
Motor DC tidak Bergerak
Berdasarkan hasil penelitian pengujian melakukan proses tahapan – tahapan yaitu:
A. Proses Pengujian Kabel UTP
Pengujian kabel UTP menggunakan USB ( Universal Serial Bus )hub yang dilengkapi adaptor dilakukan dengan panjang kabel UTP mulai dari 20 meter.Pada panjang kabel UTP 20 meter, webcam tidak dapat menampilkan display (tampilan).Penulis melakukan pengujian dengan memotong kabel UTP sepanjang 20 meter tersebut setiap 1 meter, sehingga diperoleh panjang maksimal kabel UTP agar webcam dapat menampilkan display (tampilan). Gambar 4.1 berikut menunjukkan pengujian kabel UTP menggunakan USB hub.
Gambar 4.1 pengujian kabel UTP menggunakan USB hub.
Panjang kabel UTP maksimum adalah 10 meter agar webcam dapat menampilkan display (tampilan). Jika panjang kabel UTP di atas 10 meter maka webcam tidak aktif sehingga webcam tidak dapat menampilkan display (tampilan) pada PC, yang disebabkan oleh adanya redaman saluran pada kabel.Hal ini dikarenakan apabila menggunakan USB hub yang dilengkapi adaptor maka ada pertambahan daya yang menyebabkan bertambahnya panjang kabel UTP(Hyde,2002).
B. Proses Pengujian Buzzer
Pengujian terhadap buzzer dilakukan dengan memberi logic 0 atau logic 1 pada mikrokontroler ATMega16. Apabila mikrokontroler ATMega16 menerima logic 1 pada port A.6 maka buzzer akan berbunyi sebagai indikator bahwa program motion detection mendeteksi adanya pergerakan, sedangkan jika port A.6 menerima logic 0 maka buzzer tidak akan aktif.berikut menunjukkan pengujian Arduino-HC-SR04-LED-Buzzer .Terlihat pada gbr dibawah ini.
Gambar 4.2 Arduino-HC-SR04-LED-Buzzer
Gambar 4.2 menunjukkan skema rangkaian Arduino-HC- SR04-LED-Buzzer. Logic 1 pada port A.6 maka buzzer akan
mendeteksi adanya pergerakan, sedangkan jika port A.6 menerima logic 0 maka buzzer tidak akan aktif. Tabel 4.2 berikut menunjukkan pengujian buzzer.
Tabel 3. Pengujian buzzer
Motion Detection Logic Buzzer
Ada pergerakana 1 Aktif
Tidak ada pergerakan
0 tidak aktif
Gambar 4.3 menunjukkan output informasi penjelasan tampilan LCD Atmega16 yang berfungsi dengan keterangan seperti dibawah ini :
Gambar 4.3 Tampilan Atmega16 lcd
Dengan tampilan pada gambar diatas menjelaskan Arduino Atmega16 sudah tervalidasi pada sistem.
C. Arsitektur rancangan Pemodelan
Pada tahap ini menjelaskan rancangan arsitektur pemodelan monitoring ruangan yang dibangun pada sistem dengan berbasis webcam ,berikut adalah rangcangan dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Arsitektur pemodelan monitoring webcam
V Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan pemodelan alat pengujian model sistem monitoring ruangan menggunakan webcam yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil untuk menvisualisasikan tampilan pada webcam yang dilengkapi program motion detection , dan kontrol arah untuk menggerakkan dua buah motor servo pada PC.
2. Pada tahap perancangan, spesifikasi awal panjang kabel sejauh 20 meter tidak tercapai, sehingga webcam dapat menampilkan display (tampilan) pada PC dengan jarak maksimal antara ruang pengawas dengan ruangan yang dipantau adalah 8 sampai 10 meter.
3. Buzzer akan memberikan sinyal alarm ketika program motion detection aktif saat motor servo horizontal bergerak otomatis.
4. Jarak maksimal antara webcam dengan objek yang ditangkap dalam program motion detection untuk mendeteksi pergerakan tergantung pada hardware CCTV dan spesifikasi dari webcam.
Referensi
[1] Daryanto, Drs, (2009), Belajar Komputer Visual Basic, Bandung, Yrama Widia, Halaman 113- 156.
[2] Febrian Hadiatna, Implementasi Pengolahan Citra Pada Mobile Robot Vision Dengan Menggunakan Metode Viola Jones, ITENAS, Bandung, 2012, Halaman 43.
[3] Syahwil, Muhammad (2014). Panduan Mudah Simulasi dan Praktik Mikrokontroler Arduino,
Jogjakarta.
[4] Kadir, Abdul. (2013). Pengenalan Sistem Informasi, Jogjakarta.
[5] Aditya, Rizki. (2012). Mengenal Jaringan GSM (Global System for Mobile Communication), website :http://www.adityarizki.net/2012/03/mengenaljaringan- gsm-global-system-for-mobilecommunication.htm
[6] Budidoyo, Agung. (2012). Sms Gateway Overview, website:
http://www.slideshare.net/ABYslides/smsgateway.pdf
[7] Nicegear. Split-Core Current Transformer, website:
https://nicegear.co.nz/obj/pdf/SCT-013-datasheet.pdf.
[8] Solichin, Achmad. (2008). Prinsip dan Cara Kerja Web Server, website:
http://achmatim.net/2008/07/09/prinsip-dan-carakerja- web-server/
[9] Utama, Nurvia. Sistem Monitoring KWH Meter 3 Phase dan KalkulasiBiaya Pemakaian, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.
