SISTEM MONITORING ALARM DALAM GEDUNG DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH
Yudi Yustiadi Agung Budi Prasetijo,ST,MIT Ir.Sudjadi,MT
ABSTRAK
Dengan semakin banyaknya tindak kejahatan yang terjadi, mendorong terciptanya sistem keamanan untuk mencegah terjadinya tindak kejahatan tersebut. Salah satu yang sering terjadi yaitu tindak pencurian/perampokan pada suatu rumah atau gedung. Sebagai pencegahan, maka dibuat suatu sistem keamanan terpusat yang dapat memantau setiap ruangan dalam suatu gedung.
Sistem monitoring alarm dalam gedung merupakan sistem keamanan untuk memantau atau mendeteksi keberadaan orang di dalam ruangan suatu gedung, yang akan memudahkan petugas keamanan untuk memantau setiap ruangan, sehingga meringankan dan menghasilkan kinerja yang efektif.
Pada tugas akhir ini dibuat sistem monitoring alarm ruangan dalam gedung dengan menggunakan mikrokontroller ATMEL 89C51. Tiap ruangan digunakan sensor-sensor infra merah yang dikendalikan oleh satu mikrokontroller dalam satu lantai, dan dihubungkan dengan mikrokontroller yang lain dengan metode multidrop RS485. Untuk memantau seluruh ruangan digunakan satu mikrokontroller sebagai master yang terhubung ke PC.
Setelah dilakukan pengujian, sistem berfungsi sesuai perancangan. Pada kondisi aktif, alarm berbunyi dan pada monitor PC label peringatan muncul ketika sensor infra merah dalam keadan tertutup/terhalang.
1. Pendahuluan
Kemajuan di bidang teknologi saat ini telah begitu banyak menciptakan kemudahan kinerja manusia. Terciptanya berbagai perangkat otomatis berbasis komputer (PC) telah membantu manusia dalam meningkatkan kualitas layanan di berbagai bidang tidak terkecuali bidang keamanan.
Salah satu tantangan bidang keamanan yaitu bagaimana mencegah tindak kejahatan yang sering terjadi yaitu perampokan/pencurian dalam suatu
rumah atau gedung. Untuk meningkatkan
keamanan dalam suatu gedung dapat dilakukan pemantauan secara manual atau dengan cara komputerisasi. Sistem keamanan yang banyak digunakan untuk memantau ruangan dalam suatu
gedung yaitu dengan menggunakan kamera
pengawas. Akan tetapi sistem keamanan ini mengkondisikan petugas keamanan untuk terus menerus memantau layar monitor.
Sistem monitoring alarm dapat memudahkan petugas kemanan dalam suatu gedung mengetahui apakah dalam suatu ruangan terdapat seseorang atau tidak dengan hanya melihat dari suatu komputer (PC), maka seorang petugas keamanan dalam suatu gedung tidak perlu berpatroli ke setiap ruangan atau terus menerus memantau layar monitor untuk melihat apakah terdapat orang atau
tidak. Bila terdapat seseorang dalam suatu
ruangan, petugas keamanan dapat
mengetahui dari alarm yang berbunyi dan dapat melihat di mana orang tersebut berada melalui monitor PC.
1.1 Tujuan
Tujuan penulisan tugas akhir ini yaitu membuat perancangan suatu alat keamanan untuk memonitor ruangan dalam suatu gedung secara terpusat melalui komputer/ PC dengan menggunakan sensor infra merah sebagai detektor.
1.2 Batasan Masalah
Untuk memfokuskan permasalahan dan menghindari salah pengertian tentang perancangan alat, maka dalam hal ini Penulis membatasi beberapa hal yaitu:
1. Fungsi alat sebagai pendeteksi pergerakan antar ruangan dalam gedung
2. Sensor yang digunakan yaitu sensor infra merah
3. Sistem komunikasi yang digunakan antara slave dan master yaitu sistem komunikasi
mutli-drop (multi-drop/multi-point
communication) dengan RS485.
4. Deteksi pergerakan terbatas hanya satu arah
5. Hubungan alat dengan PC melalui serial port RS232
2. Perancangan sistem
Slave ditempatkan pada tiap lantai gedung dan terhubung ke master yang berada di ruang
kontrol melalui jaringan RS485. Secara
keseluruhan, sistem terdiri dari 1 master dan beberapa slave serta PC yang terhubung ke master.
PC Master
Slave 2
Slave 1
Ruang Kontrol
Sensor-sensor Infra merah Sensor-sensor Infra merah
Lantai 1 Lantai 2 Lantai n Slave n Sensor-sensor Infra merah
R S4 8 5 N e tw o rk
Gambar 2.1 Perancangan sistem
2.1 Cara Kerja Sistem
PC diisolasi dari jaringan dengan switch yang dikontrol oleh master seperti terlihat pada Gambar 2.2. Mikrokontroller RS232 RS485 PC Network
Gambar 2.2 Blok diagram master
Pada bagian slave, sensor infra merah ditempatkan di masing-masing ruangan sebagai input bagi mikrokontroller dan keypad untuk memasukkan password, seperti terlihat pada Gambar 2.3
Mikrokontroller RS485 Network
Sensor Infra Merah
Keypad
Gambar 2.3 Blok diagram slave
2.2 Perancangan Perangkat Keras
(Hardware)
2.2.1 Rangkaian Controller 89C51 Rangkaian ini merupakan jantung rangkaian sebagai pengendali utama seluruh
rangkaian dimana sebagai pengendali
digunakan IC mikrokontroller 89C51. Pada dasarnya rangkaian kontrol ini merupakan sistem minimum dari mikrokontroller 89C51 yang dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Agar mikrokontroller dapat
mengeksekusi program dari awal program (alamat 00H) maka mikrokontroler akan direset secara otomatis saat catu daya pertama kali dihidupkan dimana untuk reset otomatis ini dilakukan oleh C8 dan R9 (Power On Reset). Dengan cara ini maka reset akan berlangsung secara otomatis,
namun demikian reset manual tetap
diperlukan untuk keadaan tertentu misalnya untuk memulai kembali program dari awal tanpa harus mematikan catu daya.
Supaya mikrokontroller dapat
bekerja maka dibutuhkan suatu rangkaian osilator sebagai sumber clock dan dalam hal ini digunakan osilator internal yang sudah ada dalam mikrokontroller AT89C51, yang
hanya memerlukan sebuah kristal
(11.0592MHz). P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD ALE/PROG PSEN P3.3/INT1 P3.2/INT0 P3.5/T1 P3.4/T0 EA/VPP XTAL1 XTAL2 RST P3.7/RD P3.6/WR 1 2 3 4 5 6 7 8 13 15 12 B 31 19 18 9 17 16 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 30 29 RXD TXD A D C VCC VCC Manual Reset C8 10uF R9 100K X'TAL 33pF 33pF C9 C10 11.0592 MHz AT89C51 Gambar 2.4 Rangkaian Controller 89C51
2.2.2 Rangkaian Slave
Rangkaian slave merupakan sistem
minimum AT89C51 yang terhubung ke beberapa rangkaian lain yaitu rangkaian sensor infra merah, keypad, DIP switch dan rangkaian RS485. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut ini. P1.0 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.7 Rangkaian Sensor Infra Merah P0.0 P0.1 P0.2 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 Keypad 1 2 3 4 5 6 7 8 39 38 37 36 35 34 33 RO RE GE GI B A P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 12 10 11 RS485 Netw ork AT89C51 SN75176 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 DIP Switch P2.4 P2.7 P2.6 P2.5 1 2 3 4 7 6 21 28 27 26 25 24 23 22
Gambar 2.5 Rangkaian slave
Rangkaian sensor infra merah berfungsi untuk mendeteksi perubahan data dari penerima IR. Perubahan data inilah yang diterima oleh AT89C51 melalui port P1. Sedangkan port P0 digunakan untuk rangkaian keypad. Rangkaian keypad ini digunakan untuk memasukan password setting alarm aktif (enable) atau tidak aktif (disable).
Hubungan IC 75176 ke AT89C51 bisa dilakukan secara langsung, tanpa memerlukan bantuan IC pengalih tegangan, mengingat IC 75176 dan AT89C51 bekerja dengan level tegangan TTL. Untuk keperluan itu pin GI (kaki 4 IC 75176) dihubungkan ke TXD, pin RO (kaki 1 IC 75176) dihubungkan ke RXD, sedangkan pin GE (kaki 3 IC 75176) bisa dikendalikan dengan port P3.2/INT0 pada AT89C51. Pada sistem keseluruhan, Master dipakai untuk mengendalikan banyak Slave. Untuk keperluan tersebut, masing-masing slave diberi nomor untuk bisa membedakan panggilan dari Master, penomoran tersebut dilakukan dengan DIP Switch yang dihubungkan dengan port P2 pada AT89C51.
2.2.3 Rangkaian Master
Rangkaian Master merupakan penghubung dari keseluruhan sistem, yang terdiri dari rangkaian
sistem minimum AT89C51, rangkaian
switch/saklar, rangkaian RS485, dan rangkaian RS232. PC terhubung ke sistem melalui rangkaian master, dimana PC dianggap sebagai slave. Walaupun PC seperti slave, tapi data dari PC diisolasi dari jaringan dengan switch yang dikontrol oleh master. RS485 Netw ork SN75176 P3.0/RXD P3.1/TXD 10 11 AT89C51 P2.0 P2.2 P2.1 in/out1 1 in/out2 4 8 in/out3 11 in/out4 Ctrl1 Ctrl4 out/in4 out/in3 13 12 10 9 in/out1 1 out/in1 2 3 out/in2 4 in/out2 Ctrl3 Ctrl2 out/in2 out/in1 6 5 3 2 4066 a1 1 B 7 6 A 4 a4 RO RE DE DI 1 2 3 4 a1 1 R1in 13 14 T1out 4 a4 RO T1in R1out DI 1 11 12 4 MAX232 To PC
Gambar 2.6 Rangkaian Master IC 4066 digunakan sebagai switch untuk mengisolasi PC dari jaringan, yang dikontrol oleh AT 89C51 melalui port P2.1 dan port P2.2. Sebagai penghubung PC ke
master digunakan rangkaian RS232,
sedangkan untuk menghubungkan master ke jaringan (slave) digunakan rangkaian RS485 sama seperti yang digunakan pada rangkaian slave, tetapi RO dan DI tidak langsung ke port serial AT89C51 tetapi melalui IC 4066.
2.3. Perancangan perangkat lunak (software)
2.3.1 Perancangan perangkat lunak
slave (mikrokontroller)
Seperti yang telah diterangkan pada diagram perancangan sebelumnya bahwa sistem yang dibuat terdiri dari 1 master dan 3 slave. Pada sub bab ini yang akan dibahas yaitu perancangan perangkat lunak untuk
slave dengan mikrokontroller. Slave
sepenuhnya menunggu perintah atau
instruksi dari master, kecuali pengaktifan
alarm melalui keypad. Perancangan
perangkat lunak pada bagian slave dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Start
Inisialisasi
Ada instruksi dari m aster?
Kirim data ke m aster
Perm intaan data? Setting password?
Sim pan password Aktif password? Kirim password Ya Ya Ya Ya Tidak Tidak Tidak Tidak
2.3.2 Perancangan perangkat lunak master Perancangan perangkat lunak untuk master
yang bertindak sebagai penghubung dari
keseluruhan sistem, meliputi permintaan setting password ke slave sampai dengan mengirimkan data ke PC. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.8. Start Ada instruksi dari PC? Inisialisasi? Permintaan data? Setting passw ord?
Setting passw ord ke Slave
Meminta ke Slave
Dapat data?
Kirim data ke PC Timeout ke PC Inisialisasi Ya Ya Ya Ya Ya Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Inisialisasi
Gambar 2.8 Diagram alir master
2.3.3 Perancangan perangkat lunak PC
Perangkat lunak yang digunakan untuk memonitor setiap sensor infra merah oleh PC pada sistem ini yaitu Visual Basic 6.0. Pemilihan perangkat lunak ini berdasarkan kemudahan yang ditawarkan dan fitur yang lengkap. Perancangan perangkat lunak pada PC ini meliputi inisialisasi port, registrasi slave sampai setting password. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9. Hal pertama yang dilakukan dalam perancangan perangkat lunak pada bagian PC ini yaitu inisialisasi port serial pada komputer. Inisialisasi ini dilakukan untuk tes komunikasi antara PC dengan Master. Jika komunikasi telah terjadi, kemudian dilakukan registrasi Slave yang telah terhubung ke jaringan. Password dapat dimasukkan dan dimodifikasi ke setiap slave yang terdeteksi. Jika dilakukan setting password, maka alarm dapat diaktifkan dan dimatikan melalui keypad pada bagian slave. Sebaliknya jika tidak dilakukan setting password, maka alarm tidak akan aktif. Jika Slave ter-password dan dalam keadaan aktif, maka jika ada sensor yang aktif akan ada
peringatan berupa bunyi alarm dari speaker PC dan label peringatan yang berkedip
Start
Port open? Netw ork respon?
Slave registration
Set passw ord? Inisialisasi port
Cek kondisi ruangan
Ada sensor yang aktif? Setting passw ord ke slave
Tampilkan Alarm Disable Alarm Enable Ya Ya Ya Tidak Tidak Tidak
Gambar 2.9 Diagram alir slave (PC)
3. Kesimpulan dan Saran
Pada saat melakukan perancangan
sistem penulis melakukan
pengujian-pengujian dan hasilnya dapat disimpulkan sebagai berikut :
3.1 Kesimpulan.
1. Masing-masing sub sistem dapat bekerja dengan baik, sehingga penggabungan sub sistem tidak mengalami masalah rumit.
2. Penggunaan sensor infra merah sebagai input bagi mikrokontroller untuk keperluan sebagai pendeteksi
pergerakan lebih mudah
dibandingkan dengan penggunaan sensor yang lain. Rangkaian sensor infra merah akan memberikan
logika 0 jika sensor infra merah dalam
keadaan terbuka atau tidak
terhalang/tertutup, dan akan memberikan logika 1 jika sensor infra merah dalam keadaan terhalang/tertutup.
3. Dengan menggunakan sistem komunikasi
multidrop, Master berfungsi untuk
mengendalikan saluran, dan komunikasi yang terjadi di saluran adalah komunikasi half-duplex, yakni komunikasi dua arah secara bergantian.
4. Sistem berkomunikasi dengan baik, pada pengujian dengan jarak 100 yard (± 100 m) antara master dengan tiap slave.
5. Rangkaian penerima sinyal
membandingkan tegangan kedua kabel saluran ganda (A dan B), dan level logika pada bagian output ditentukan oleh kabel mana yang lebih positip.
6. Jika ada gangguan listrik yang menimpa saluran transmisi, maka induksi tegangan yang diterima kedua utas kabel saluran dari gangguan akan sama besarnya. Karena Line Receiver membandingkan selisih tegangan antara dua utas kabel,
maka induksi tegangan yang sama
besarnya tersebut tidak pernah dirasakan oleh input Line Receiver, sehingga tidak
akan berpengaruh pada outputnya.
Berbekal kemampuan menangkal
gangguan yang sangat baik ini, saluran
ganda RS485 mempunyai saluran
transmisi melebihi kemampuan RS232.
3.2 Saran.
1. Deteksi pergerakan sebaiknya dibuat tidak terbatas hanya satu arah, akan tetapi dalam dua arah agar deteksi pergerakan lebih optimal.
2. Lebih baik jika kamera pengawas
diintegrasikan dengan perangkat lunak untuk lebih memudahkan pengawasan setiap ruangan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Adel S. Sedra & Kenneth C. Smith,
Rangkaian Mikroelektronik, Jilid 1 Edisi
Kedua, Erlangga, 1990.
2. Adi Kurniadi, Pemrograman Microsoft
Visual Basic 6, Elex Media Komputindo,
Februari 2002.
3. Agfianto Eko Putra, Belajar
Mikrokontroller AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Gava Media,
2002.
4. Ario Suryo Kusumo, Drs, Buku
Latihan Microsoft Visual Basic 6.0,
Elex Media Komputindo,
November 2002.
5. Budhy Susanto, Konstruksi dasar
AT89C51, URL:
http://alds.stts.edu/digital, 1 Maret 2001.
6. Budhy Susanto, RS232 dan Modem,
URL : http://alds.stts.edu/digital,
1 Maret 2001.
7. Budhy Susanto, RS485 dan
Komunikasi Multipoint, URL:
http://alds.stts.edu/digital, 1 Maret 2001.
8. Budhy Susanto, Sistem Interupsi
MCS51 , URL:
http://alds.stts.edu/digital, 16 Oktober 2001.
9. Christopher E. Strangio, The RS232
Standard A Tutorial With Signal Names and Definitions, , URL: http://www.camiresearch.com/Data _Com_Basics/RS232_standard.htm
l, Copyright © 1993-2003 by
CAMI Research Inc., Lexington, Massachusetts.
10. John Goldie, Ten Ways to
Bulletproof RS485 interfaces,
National Semiconductor
Application Note 1057, October 1996.
11. Michael Halvorson, Microsoft
Visual Basic 6.0 profesional, Elex
Media Komputindo, 2000.
12. Paulus Andi Nalwan, Panduan
Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroller AT89C51, Elex Media Komputindo, 2003.
13. Sivakumar Sivasothy, Transceivers
and Repeaters Meeting The EIA RS485 Interface Standard, National
Semiconductor Application Note 409, July 1998.
14. Todd Nelson, The Practical Limits
of RS485, National Semiconductor
Application Note 979, March 1995. 15. Wasito S, Data Sheet Book 1 Data
IC Linier, TTL dan CMOS (Kumpulan Data Penting
Komponen Elektronika), Elex Media
Komputindo, Agusus 1997.
16. …., Intel MCS51 Family Of Single Chip
Mikrokomputers User’s Manual, January
1981.
17. ….., Maxim +5V-Powered, Multi-Channel
RS-232 Drivers/Receivers, Maxim Integrated Products, 1996.
18. ….., Photodiode/Phototransistor
Application Circuit, Sharp Application
Note, Optoelectronics, 1999.
19. ….., Practical Tips on Serial
Communications, URL:
http://www.seetron.com, Scott Edwards Electronics Inc., May 09, 2000.
20. ….., RS-422 andRS-485 Application Note, B&B Electronics, 1992.
21. ….., RS485 Data Interface A Tutorial,
URL: http://www.arcelect.com
22. ….., SN75176A Differential Bus
Transceiver, Texas Instruments, May
1995.
