LaporanTugasAkhir. Ditulis Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3. Oleh : ELSA MEILANI NIM NIM.

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PENGENDALI PINTU GERBANG MENGGUNAKAN BLUETOOTH PADA HANDPHONE ANDROID DAN PENGENDALI PINTU GARASI DENGAN SENSOR METAL DETECTOR BERBASIS ARDUINO LaporanTugasAkhir Ditulis Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Oleh : DAVID KRISTIAN SITANGGANG ELSA MEILANI NIM NIM SRI MALEM HELENA GINTING NIM PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 ABSTRAK Perkembangan teknologi semakin maju dan memberikan banyak kemudahan dalam penggunaan perangkat ataupun alat-alat yang berhubungan langsung dengan kebutuhan hidup manusia. Dengan pemikiran tersebut maka penulis membuat sebuah alat pengendali pintu gerbang menggunakan sinyal bluetooth dari handphone Android dan pengendalipintugarasimenggunakan sensor metal detector berbasis Arduino. Penggunatidakdiharuskan turun dari dalam mobil untuk membuka pintu gerbang dan garasi,karenamelalui sinyal bluetooth dari handphone Android, pengguna sudah dapat membuka dan menutup pintu gerbang garasi secara otomatisdanmelaluideteksidari sensor metal,pintugarasidapatterbukadantertutupotomatistanpamembebanimanusiaun tukmembukagarasitersebut. Kata kunci :Handphone Android, Sensor Metal Detector, Deteksi, Arduino

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir serta menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini. Laporan Tugas Akhir yang berjudul Rancang Bangun Pengendali Pintu Gerbang menggunakan Bluetooth pada Handphone Android dan Pengendali Pintu Garasi degan Sensor Metal Detector Berbasis Arduino disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma III,Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M.Syahruddin,S.T, M.T., sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T. MT., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Berman P.Panjaitan, S.T,M.T., sebagai Kepala Program Studi Teknik Elektronika. 4. Bapak Henry HL Toruan,S.T, M.T, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan saran dan arahan kepada penulis. 5. Ibu Yuvina, S.T., M.T, sebagai Penguji I pada saat sidang berlangsung. 6. Bapak Drs. Imnadir.MT, sebagai Penguji II pada saat sidang berlangsung. 7. Bapak Ahmad Hidayat, S.T., M.T. sebagai Dosen Wali Kelas Elektronika 6B. 8. Bapak Zumhari,S.T,M.T., sebagai Dosen Wali Kelas Elektronika 6D. 9. Bapak Ir. Akhiruddin, sebagai Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.

4 10. Bapak Harris A., SST., M.T.,sebagai KepalaBengkel Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 11. Seluruh staf pengajar dan pegawai yang telah banyak membantu penulis dalam menyesalkan tugas akhir ini. 12. Ayah dan Ibu yang telah memberikand ukungan dalam bentuk materi dan moril, serta doa yang tidak henti-hentinya sehingga sekarang ini kami dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan. 13. Teman-teman mahasiswa/i Program Studi Teknik Elektronika, yang turut membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini, khususnya EK-6B dan EK-6D. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir masih memiliki banyak kekurangan yang perlu disempurnakan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya, khususnya generasi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. Medan,Agustus 2014 Hormat Kami, Penulis

5 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN......ii ABSTRAK.....iii KATA PENGANTAR.....iv DAFTAR ISI.....vi DAFTAR GAMBAR......x DAFTAR TABEL....xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang RumusanMasalah BatasanMasalah Tujuan Manfaat MetodePengumpulan Data SistematikaPenulisan BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Android versi 2.3 (Gingerbread) Arduino Uno R Bahasa pemrograman Arduino Uno R Modul Bluetooth HC Sensor Metal Detector Aotoro FR 12-4 DC Driver Motor IC L

6 2.7 Limit Switch Motor DC 12 V Relay 5 V Transistor Solenoid Doorlock BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 SpesifikasiSistem Blok Diagram Sistem Perancangan Hardware RangkaianSistem Arduino Uno R RangkaianBluetooth RangkaianSolenoid Doorlock RangkaianDriver Motor RangkaianLimit Switch RangkaianIC Regulator RangkaianSensor Metal Detector Perancangan Software Flowchart pada Android Flowchart pada Arduino Perancangan PCB Pembuatan PCB Layout PCB Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB PenyolderanKomponen BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

7 4.1 Analisa Hardware Pengujian Power Supply PengujianRangkaian IC Regulator PengujianModul Bluetooth PengujianRangkaian Limit Switch PengujianSensor Metal Detector PengujianArduino Uno R3 terhadap Rangkaian Driver Motor L Pengujian Rangkaian Driver L298 terhadap Motor DC 12 V Pengujian Arduino Uno R3 terhadap rangkaian relay Pengujian Rangkaian Relay terhadap Solenoid Doorlock Pengujian Dan AnalisaSoftware Pengujiandan Analisa Software App Inventor Pengujiandan Analisa Software Arduino BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN....

8 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Logo Android App Invertor Setup Jendela Awal App Inventor Pembuatan Project Baru App Inventor Jendela Kerja Project Baru Pengisian Program pada App Inventor TampilanGate ControllerpadaMenuHandphone Tampilan Menu Install Program Tampilan Program yang Sudah Sukses Diinstall Tampilan Gate Contoller Gerbang pada Handphone Bentuk Fisik Arduino Uno R Konfigurasi Pin Arduino Uno R Peta Memori Arduino Uno R Program Blink Arduino Pemilihan Board Arduino Uno Modul Bluetooth yang terhubung dengan microcontroller Bentuk Fisik Bluetooth HC Bentuk Fisik Sensor Metal Detector Aotoro Proses Pemancaran dan Penerimaan Gelombang pada Sensor Metal Konfigurasi Pin Driver Motor IC L Bentuk Fisik Limit Switch (a) dan Simbol (b) Konstruksi Limit Switch (a) dan Simbol (b)

9 2.23Motor DC 12 V Komponen Utama Motor DC Pengaturan Arah Putaran Motor DC Bentuk Fisik Relay 5 V (a) Bentuk Fisik transistor BC 547, (b) Simbol Transistor Titik Kerja Transistor Kurva Karakteristik Kolektor Transistor Bentuk Fisik Solenoid Doorlock Blok Diagram Sistem RangkaianArduino Uno R RangkaianBluetooth yang terhubung dengan Arduino RangkaianSolenoid Doorlock yang terhubung dengan Arduino Rangkaian Driver Motor yang terhubung dengan Arduino Rangkaian Limit Switch yang terhubung dengan Arduino RangkaianIC Regulator RangkaianSensor Metal Detector yang terhubung dengan Arduino Flowchart pada Android Menghubungkan Android dengan bluetooth Memutuskan Android dengan bluetooth Menampilkan Nama Bluetooth dengan Android Kondisi awal Android Program Buka Gerbang ke Arduino Program Tutup Gerbang ke Arduino Flowchart Arduino Rangkaian Keseluruhan Sistem Layout PCB Driver Motor L Layout PCB Rangkaian Relay... 54

10 3.20Rangkaian Relay yang komponennya telah disolder Rangkaian Driver Motor yang komponennya telah disolder Pengukurantegangan Power Suplly Pengukuran Output IC Regulator Prosedur pengukuran pada Limit Switch Gerbang (a) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 9 dilepas (b) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 8 ditekan (c) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 8 dilepas (d) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 9 ditekan Prosedur pengukuran pada Limit Switch Garasi (a) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 11 dilepas...60 (b) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 10 ditekan...60 (c) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 11 dilepas...60 (d) Prosedur pengukuran tegangan pada saat limit switch pin 10 ditekan Rangkaian Limit Switch (a) Prosedur pengukuran tegangan sensor metal detector1pin A (b) Prosedur pengukuran tegangan sensor metal detector1pin A (a) Prosedur pengukuran tegangan sensor metal detector2pin A (b) Prosedur pengukuran tegangan sensor metal detector2pin A Rangkaian Sensor Metal Detector Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada Gerbang (a) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (b) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (c) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (d) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (e) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (f) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin

11 4.10Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada Garasi (a) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (b) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (c) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (d) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (e) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin (f) Proses Pengukuran Tegangan driver motor pada pin Rangkaian Driver Motor (a) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Gerbang Gerak Terbuka. 70 (b) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Gerbang Gerak menutup 70 (b) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Gerbang tidak bergerak (a) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Garasi Gerak Terbuka (b) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Garasi Gerak menutup.. 71 (b) Prosedur Pengukuran Motor DC saat Pintu Garasi tidak bergerak Rangkaian Motor DC (a) Prosedur Pengukuran Tegangan saat Relay on pada pin (b) Prosedur Pengukuran Tegangan saat Relay off pada pin (a) Prosedur Pengukuran Tegangan saat Relay on pada pin (b) Prosedur Pengukuran Tegangan saat Relay off pada pin Rangkaian Relay (a) Prosedur Pengukuran Tegangan saat solenoid gerbang off (b) Prosedur Pengukuran Tegangan saat solenoid gerbang on (a) Prosedur Pengukuran Tegangan saat solenoid garasi off (b) Prosedur Pengukuran Tegangan saat solenoid garasi on Rangkaian Solenoid Doorlock... 77

12 4.21 Program menghubungkan Android dengan Bluetooth Android terhubung dengan Bluetooth Program buka gerbang ke Arduino Tombol open ditekan untuk membuka Gerbang Tombol tutup gerbang ke Arduino Tombol closeditekan untuk menutup Gerbang Sensor metal detector luar mengenai bahan metal Sensor metal detector dalam mengenai bahan metal... 85

13 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Spesifikasi Sensor Metal Detector Aotoro FR 12-4 DC Pengujian Jarak pada Bluetooth Data pengukuran Limit Switch pada gerbang Data pengukuran Limit Switch pada garasi Data pengukuran Sensor Metal Detector Data pengukuran Driver Motor L298 pada Gerbang Data pengukuran Driver Motor L298 pada Garasi Data pengukuran Driver L298 ke motor DC Pintu Gerbang Data pengukuran Driver L298 ke motor DC Pintu Garasi Data pengukuran Arduino Uno R3 ke rangkaian Relay Data pengukuran Solenoid Doorlock

14 DAFTAR LAMPIRAN 1.Datasheet 2.Gambaralatkeseluruhan 3.Gambarrangkaian keseluruhan 4.Program App inventor dan program Arduino

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Dewasa ini perkembangan teknologi semakin maju dan banyak memberikan kemudahan dalam penggunaan perangkat ataupun alat-alat yang berhubungan langsung dengan kebutuhan hidup manusia. Oleh karena itu, sangat penting untuk kita mengikuti perkembangan dalam bidang teknologi khususnya elektronika, baik yang bersikap manual ataupun otomatis. Salah satu wujud dari perkembangan zaman adalah otomatisasi di segala aspek kehidupan. Dengan pengotomatisan peralatan, diharapkan dapat mempermudah pekerjaan manusia. Alat pengendali pintu gerbang menggunakan sinyal bluetooth dari handphone Android dan pengendali pintu garasi menggunakan sensor metal adalah alat pengendali yang praktis yang memudahkan manusia untuk membuka dan menutup pintu gerbang dan pintu garasi. Alat ini sangat ideal untuk diaplikasikan secara langsung di kehidupan sehari-hari. Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan alat pengendali pintu gerbang dan garasi yang praktis, pengguna tidak diharuskan turun dari dalam mobil untuk membuka pintu gerbang dan garasi, karena melalui sinyal bluetooth dari handphone Android pengguna sudah dapat membuka dan menutup pintu gerbang, sementara itu pintu garasi secara otomatis dapat dibuka dan ditutup melalui deteksi sensor metal pada kendaraan, tanpa harus membebani manusia untuk membuka garasi tersebut. Dengan kemajuan teknologi yang ada pada bidang elektronika ini, penulis merencanakan suatu penerapan sistem Arduino sebagai proyek tugas akhir kami dengan judul Rancang Bangun Pengendali Pintu Gerbang menggunakan Bluetooth pada Handphone Android dan Pengendali Pintu Garasi dengan Sensor Metal Detector Berbasis Arduino. Alat

16 ini diharapkan dapat membantu permasalahan sistem kemudahan dan keamanan pada suatu area. 1.2 RUMUSAN MASALAH Adapun masalah yang akan dibahas adalah: 1. Bagaimana merancang sistem pengendali pintu gerbang menggunakan bluetooth pada handphone Android berbasis Arduino Uno? 2. Bagaimana membuat sistem pengendali pintu garasi menggunakan sensor metal detector berbasis Arduino Uno? 1.3 BATASAN MASALAH Agar pembahasan lebih terarah, maka penulis memberikan batasan masalah yaitu: 1. Perancangan dan pembuatan sistem ini berbasis Arduino Uno. 2. Menggunakan handphone Android sebagai pemberi perintah pada Arduino untuk menggerakkan motor pada pintu gerbang. 3. Handphone Android menggunakan progam yang sudah ada. 4. Sistem ini bekerja hanya pada handphone Android yang sudah terprogram untuk membuka dan menutup gerbang. 5. Menggunakan sensor metal detector untuk mendeteksi adanya kandungan logam pada mobil sebagai penggerak otomatis pintu garasi. 6. Pintu gerbang dan pintu garasi bergeser ke kanan. 7. Sumber tegangan sistem ini berasal dari instalasi listrik PLN. 1.4 TUJUAN Adapun tujuan proyek tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui dan memahami Arduino secara umum. 2. Memberi kemudahan bagi manusia untuk memasukkan kendaraan ke dalam lingkungan rumah tanpa harus keluar dari mobil. 3. Meningkatkan sistem keamanan karena membuka pintu hanya dapat dilakukan oleh penghuni rumah saja.

17 1.5 MANFAAT Adapun manfaat perancangan proyek tugas akhir ini adalah : 1. Menambah pengetahuan masyarakat luas yang ingin mengetahui sistem pengendali pintu gerbang menggunakan bluetooth pada handphone Android dan pengendali pintu garasi menggunakan sensor metal detector. 2. Menambah pengetahuan penulis, mengenai hal-hal yang berhubungan dengan bidang elektronika. 1.6 METODE PENULISAN DAN PENGUMPULAN DATA Pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Mengadakan studi literatur dan pustaka elektronik (internet) yang meliputi : a. Pencarian data-data yang dapat disajikan sebagai referensi penulisan laporan ini. b. Mempelajari berbagai jenis buku dan web mengenai teori-teori tentang rangkaian dan sistem mekanik yang digunakan. c. Penulisan ide pokok dan gagasan pokok. 2. Bertukar ide dan referensi dengan rekan tim tugas akhir atau dengan rekan Program Studi Elektronika. 3. Melakukan konsultasi kepada dosen pembimbing. 4. Uji coba pada alat. 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN Adapun sistematika pembahasan yang digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir adalah sebagai berikut : BAB 1 : PENDAHULUAN Pada bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metode

18 penulisan dan pengumpulan data serta sistematika penulisan laporan tugas akhir. BAB 2 : DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas dan dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang Arduino Uno, Android, bluetooth, sensor metal detector, driver motor, motor DC, dan perangkat lainnya yang mendukung dalam pembuatan alat ini. BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Pada bab ini akan dibahas perancangan dari alat yang akan dibuat, yaitu blok diagram dari rangkaian, diagram alir dari program yang akan diisikan ke Arduino Uno. BAB 4 : PENGUJIAN DAN ANALISA Pada bab ini berisikan hasil-hasil pengujian dan pengukuran serta analisa hasil pengujian dan pengukuran sistem yang meliputi aliran data, rancangan fisik, blok diagram alat, serta analisa rangkaian secara menyeluruh. BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran yang didapatkan dari aplikasi yang dibuat pada tugas akhir ini serta saran untuk pengembangan tugas akhir ini selanjutnya.