BAB II
LANDASAN TEORI
Bagian ini menguraikan dasar - dasar teori yang digunakan untuk mendukung penelitian mengenai desain dan implementasi sistem secara garis besar termasuk perancangannya. Adapun pokok-pokok yang dibahas adalah:
2.1 Keamanan
Keamanan menjadi salah satu kebutuhan manusia dalam kehidupan sehari – hari, salah satunya keamanan untuk rumah mereka yang ditinggal dalam keadaan kosong. Keamanan juga termasuk dalam keadaan bebas dari bahaya, istilah ini bisa digunakan dengan hubungan kepada kejahatan, segala bentuk kecelakaan, dan lain-lain. Keamanan merupakan topik yang luas termasuk kemanan nasional terhadap serangan teroris, keamanan komputer terhadap hacker atau cracker, keamanan rumah terhadap maling dan penyelusup lainnya, keamanan finansial terhadap kehancuran ekonomi dan banyak situasi berhubungan lainnya. Aspek keamanan sangat di butuhkan
dalam berbagai sektor kehidupan saat ini, faktor privasi juga turut mempengaruhi akan pentingnya suatu sistem keamanan. Banyak sarana yang dirancang secara otomatis untuk membantu kegiatan manusia dalam mengatur keamanan lingkungan ataupun ruangan yang memerlukan tingkat pengamanan yang lebih ketat. Terutama pada rumah bila ingin terhindar dari kriminalitas seperti pencurian, perampokan, dan tindak kriminalitas lainnya, serta musibah lain seperti kebakaran.
2.1.1 Pencurian
Dalam hukum kriminal, pencurian adalah pengambilan properti milik orang lain secara tidak sah tanpa seizin pemilik. Pencurian bisa dikatagorikan kejahatan yang meliputi tindak pencurian terhadap properti atau barang pribadi oranglain, mulai dari perampokan rumah, penipuan, pencurian toko, dan penggelapan.
2.1.2 Kebakaran
Kebakaran adalah suatau peristiwa oksidasi dengan ketiga unsur (bahan bakar, oksigen dan panas) atau suatu nyala api, baik kecil atau besar pada tempat yang tidak kita kehendaki dan sukar untuk dikendalikan, kebakaran juga merugikan pada umumnya yang berakibat menimbulkan kerugian harta benda atau cidera bahkan sampai kematian dan kebakaran itu sendiri digolongkan sebagai
(Perda DKI, 1992). Menurut Dewan Keselamatan dan Kesehatan Kerja Nasional (DK3N), kebakaran adalah peristiwa bencana yang berasal dari api yang tidak dikehendaki yang dapat menimbulkan kerugian, baik kerugian materi (berupa harta benda, bangunan fisik, deposit/asuransi, fasilitas sarana dan prasarana, dan lain-lain) maupun kerugian non materi (rasa takut, shock, ketakutan, dan lain-lain) segingga kehilangan nyawa atau cacat tubuh yang ditimbulkan akibat kebakaran tersebut. Kebakaran adalah suatu nyala api, baik kecil atau besar pada tempat yang tidak kita kehendaki, merugikan pada umumnya sukar dikendalikan (Perda DKI, 1992).
2.2 Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkain elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Perangkat kerasnya memiliki prosesor Atmel AVR dan perangkat lunaknya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan bahasa yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino.
Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain: 1. Perangkat keras Arduino biasanya dijual relatif murah
dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.
2. Sederhana dan mudah pemrogramannya. Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru atau dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
3. Perangkat lunaknya Open Source. Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR.
ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
5. Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial atau RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul siap pakai (Shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino. Contohnya shield GPS, dan Ethernet.
6. Soket USB adalah soket kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop. Yang berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial. 7. Input atau output digital atau digital pin adalah pin-pin untuk
menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. contohnya, jika ingin membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin input atau output digital dan ground. komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini. Input analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk
menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. contohnya, potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dan sensor api.
8. Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan arduino. Pada bagian catu daya ini pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada arduino tanpa melalui tegangan pada USB atau adaptor, sedangkan Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui tombol atau rangkaian eksternal.
9. Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat arduino sedang tidak disambungkan kekomputer. Jika arduino sedang disambungkan kekomputer dengan USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, Jika tidak perlu memasang baterai atau adaptor pada saat memprogram arduino.
Saat ini ada bermacam-macam bentuk dan jenis papan Arduino yang disesuaian dengan peruntukannya, contohnya pada penelitian ini menggunakan Board Arduino Mega 2560. Bentuk dan fisik bisa dilihat pada gambar pada gambar 2.1.
Gambar 2.1. Arduino Mega 2560 Nampak Depan Dan Belakang
Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega 2560. Yang mempunyai 54 pin digital input atau output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai ouput PWM, 16 input analog, 4 UARTs (hardware serial port), 16 MHz crystal ocillator, sambungan USB, power jack, ICSP header, dan tombol reset.
Board ini juga menggunakan daya yang terhubung kekomputer. Berikut adalah tabel spesifikasi Arduino Mega 2560.
Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino Mega 2560
Mikrokontroler Atmega2560
Tegangan Operasi 5V
Tegangan Input (disarankan ) 7-12 V
Batas Tegangan Input 6-20 V
Pin Analog Input 16
Arus DC per I/O Pin 40 mA
Arus DC untuk Pin 3.3V 50 mA
Flash Memory 256 KB (ATmega2560), di mana 8 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 8 KB (ATmega2560)
EEPROM 4 KB (ATmega2560)
Clock 16 Hz
2.3 Software Arduino IDE
Software Arduino IDE, software ini digunakan untuk menulis program pada board Arduino. IDE (intergrated Development Environment) adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory mikrokontroler.
Software tersebut bisa kita dapat dengan cara mendownload di website http://arduino.cc/en/main/software. File untuk instalasi software arduino pada alamat situs website diatas tersedia untuk system operasi windows, Mac, dan linux. Tampilan software ada pada digambar 2.2.
Gambar 2.2. Integrated Development Environment (IDE)
2.4 Modul GSM/GPRS SIM900
Modul GSM/GPRS SIM900 adalah GSM/GPRS Shield untuk Arduino yang berdasarkan atas modul SIM900 Quad-band GSM/GPRS. Dikendalikan menggunakan AT-commands (GSM 07.07, 07.05 dan AT commands SIMCOM yang lebih ditingkatkan) dan cocok (compatible) dengan board Arduino (Uno dan Mega 2560). Modul gsm/gprs ini berperan untuk melakukan fungsi pengiriman sms dan panggilan telepon. Modul ini juga mempunyai 8 pin yang digabungkan dengan arduino (pin 0 sampai pin 7) akan dipakai 2 pin sebagai RX dan TX yang akan digunakan pada komunikasi dengan Arduino. Bentuk fisik tertera pada gambar 2.3.
Gambar 2.3. Modul GSM/GPRS SIM900
2.5 Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 adalah komponen elektronika untuk mendeteksi kadar gas hidrokarbon seperti iso butana (C4H10/isobutane), propana
(C3H8/propane), metana (CH4/methane), etanol (ethanol alcohol,
CH3CH2OH), hidrogen (H2/ hydrogen), asap (smoke), dan LPG
(liquid petroleum gas). Gas sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas di rumah atau pabrik, misalnya untuk membuat rangkaian elektronika pendeteksi kebocoran elpiji. Tingkat sensitivitas sensor MQ-2 bervariasi untuk masing-masing tipe gas hidrokarbon yang dapat dideteksi sesuai tabel berikut ini:
LPG & propana: 200 - 500 ppm I-butana: 300 - 5.000 ppm
Metana: 5.000 - 20.000 ppm (untuk sensor yang lebih sensitif terhadap
methane, gunakan gas sensor MQ-4)
Hidrogen: 300 - 5.000 ppm
Etanol atau alkohol: 100 - 2.000 ppm (bila diperlukan sensor yang
spesifik untuk alkohol, gunakan MQ-3 Alcohol Detector Sensor). Keluaran sensor ini berupa resistansi analog yang dengan mudah dapat dikonversi menjadi tegangan dengan menambahkan satu resistor biasa (bisa juga menggunakan potensiometer sehingga ambang batas sensitivitas deteksi dapat disetel sesuai kebutuhan). Dengan mengkonversi impedansi ini menjadi tegangan, hasil bacaan sensor dapat dibaca oleh pin ADC (analog to digital converter) pada mikrokontroler. Bentuk fisik dan rangkain bisa dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Bentuk Fisik Sensor MQ-2
Setelah hasil bacaan sensor sudah dapat kita baca dari serial monitor pada software arduino IDE, kita juga dapat menghitung secara manual untuk
mengetahui seberapa besar kepekatan yang di dapat atau seberapa besar volume gas yang yang ada di dalam ruangan menggunakan rumus sebagai berikut :
𝐾𝑒𝑝𝑒𝑘𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐺𝑎𝑠 =𝑋
𝑉× 1.000.000 𝑝𝑝𝑚 Dimana:
X = Volume Gas Masuk (L) V = Volume Area (L)
1.000.000ppm = Konstanta ppm
2.6 Sensor PIR (Passive Infra Red)
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Bentuk fisik sensor PIR ada pada gambar 2.5.
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu : - Lensa Fresnel
- Penyaring Infra Merah - Sensor Pyroelektrik - Penguat Amplifier - Komparator
2.6.1 Cara kerja pembacaan sensor PIR
Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia).
2.6.2 Jarak pancar sensor PIR
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Jarak Sensor PIR
Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.
2.7 Serial Kamera VC0706
Kamera merupakan alat optik yang dapat merekam suatu peristiwa atau kejadian dalam bentuk gambar atau foto sehingga peristiwa tersebut dapat kita lihat kembali. Cara kerja serial kamera VC0706 sama seperti cara kerja mata, bayangan mata dari sebuah objek atau benda dibentuk oleh lensa
cembung pada kamera, bayangan nyata objek ditangkap oleh film kamera dan film pada kamera berfungsi sebagai layar untuk menangkap bayangan yang di bentuk oleh lensa.
Serial kamera VC0706 dipercanggih dengan chip controller VIMICRO VC0706 dan komunikasi serial (RS232 atau TTL), modul kamera ini dapat dengan mudah dihubungkan pada Arduino atau Raspberry Pi. Bentuk fisik tertera pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Bentuk Fisik Serial Kamera VC0706
2.8 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer 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. Dalam penilitian ini Buzzer sebagai indikator (alaram) terjadinya tindak pencurian dan kebakaran. Bentuk fisik dapat dilihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Bentuk fisik Buzzer
2.9 Micro SD Card Adapter
Micro SD Card Adapter adalah modul untuk arduino yang berguna untuk baca-tulis SD Card. Modul ini kompatibel dengan Micro SD yang biasa digunakan dalam mobile phone sehingga dapat menyimpan data logger, audio, foto, video dan grafik. Micro SD Card Adapter ini akan sangat membantu memperluas ruang kapabilitas dari arduino yang memili ruang memori terbatas. Modul ini memiliki interface SPI dan 5V untuk power supply yang kompatibel dengan Arduino UNO atau Mega. Bentuk fisik dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Bentuk fisik Micro SD Card Adapter
Spesifikasi Micro SD Card Adapter : Voltage : 4.5 V – 5.5 V Current : 0.2 – 200 mA
Supported Card Type : Micro SD upto 2 GB, Micro SDHC upto 32 GB Interface Electrical Level : 3.3V / 5V
Leads : GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS SPI Standard Interface
2.10 RTC (Real Time Clock)
RTC (Real Time Clock) merupakan sebuah chip yang memiliki fungsi untuk menghitung waktu, mulai dari detik, menit, jam, tanggal, bulan, serta tahun. Ada beberapa RTC yang di jual di pasaran, seperti : DS1307, DS1302, DS12C887, DS3234 dan DS3231.
RTC DS3231 extremely accurate temperature compensated RTC (TCXO), DS3231 memiliki kristal internal dan rangkaian kapasitor tuning di mana suhu dari kristal dimonitor secara berkesinambungan dan kapasitor disetel secara otomatis untuk menjaga kestabilan detak frekuensi.
Pencacahan waktu pada solusi RTC lain dapat bergeser (drift) hingga hitungan menit per bulannya, terutama pada kondisi perubahan suhu yang ektrim. Modul ini paling jauh hanya bergeser kurang dari 1 ment pertahunnya, dengan demikian modul ini cocok untuk aplikasi kritis yang sensitif terhadap akurasi waktu yang tidak perlu disinkronasikan secara teratur terhadap jam eksternal.
RTC mempertahankan detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan informasi tahun. Tanggal pada akhir bulan secara otomatis disesuaikan selama berbulan-bulan dengan sedikit dari 31 hari, termasuk koreksi untuk tahun kabisat. Pada jam RTC beroperasi baik dalam 24 jam dan 12 jam atau dengan format PM indikator AM.
Akses modul ini dilakukan melalui antarmuka I2C yang dapat dikatakan identik dengan pengalaman register pada RTC DS1307, dengan demikian kode program yang sudah dibuat untuk Arduino atau mikrokontroler lain dapat berjalan tanpa perlu dimodifikasi.
Modul ini juga sudah dilengkapi dengan chip AT24C32 yang memberikan EEPROM tambahan sebesar 4 KB (32.768 bit) yang dapat digunakan untuk berbagi keperluan, misalnya untuk menyimpan jadwal (time
schedule), menyimpan setelan waktu alaram, menyimpan data hari libur pada kalender, merekam absensi. Bentuk fisik dapat dilihat pada gambar 2.11.
