SISTEM BEL OTOMATIS TERPROGRAM BERBASIS RASPBERRY PI

Transkripsi

1 SISTEM BEL OTOMATIS TERPROGRAM BERBASIS RASPBERRY PI Mochamad Subianto Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Ma Chung - Malang Mochamad.Subianto@machung.ac.id ABSTRAK Sejak zaman dulu telah mengenal bel itu secara sederhana seperti kentongan dan lonceng. Seiring dengan perkembangan zaman, saat ini ada yang namanya bell elektrik. Bel elektrik sibunyikan oleh petugas secara manual. Penanda jam tersebut dirasa sangat penting untuk memberitahukan informasi dimulainya dan berakhirnya jam pelajaran. Informasi yang diberikan dapat berupa bunyi-bunyi tertentu yang menghasilkan sebuah informasi jam. Pemberiahuan tanda informasi jam secara manual mempunyai tingkat keakuratan yang kurang terhadap jam dikarenakan adanya kelalaian dan kesibukan yang dilakukan oleh petugas pemberi tanda informasi tersebut. Keterlambatan pemberitahuan tanda informasi jam pelajaran juga berakibat terganggunya proses belajar mengajar khususnya jam pelajaran berikutnya. Beberapa penelitian sebelumnya sudah ada tentang bel otomatis tersebut dengan menggunakan komputer dan mikrokontroller berbasis ARM yang mempunyai kelemahan. Kelemahan menggunakan komputer yaitu tidak praktis dan membutuhkan banyak daya, dan kelemahan ARM yaitu kapasitas simpan yang sedikit dan sulit untuk setting ulang. Telah dilakukan telaahmengenai sistem bel atau pemberi tanda informasi jam pelajaran secara otomatis yang lebih akurat menggunakan Raspberry Pi dan mempunyai keunggulan ukurannya yang kecil dan dengan kapasitas simpan banyak data jadwal waktu bunyi. Kata kunci: Bel otomatis, Raspberrry Pi. 1. PENDAHULUAN Bel sekolah merupakan salah satu instrumen penanda jam tertentu yang ada di sebuah lembaga pendidikan. Sejak zaman dulu telah mengenal bel itu secara sederhana seperti kentongan dan lonceng. Seiring dengan perkembangan zaman, saat ini ada yang namanya bell elektrik. Bel elektrik sibunyikan oleh petugas secara manual. Penanda jam tersebut dirasa sangat penting untuk memberitahukan informasi dimulainya dan berakhirnya jam pelajaran. Informasi yang diberikan dapat berupa bunyibunyi tertentu yang menghasilkan sebuah informasi jam. Di universitas Ma Chung menggunakan alat TOA untuk memberikan sebuah tanda informasi jam pelajaran secara manual oleh petugas keamanan atau scurity. Pemberiahuan tanda informasi jam secara manual mempunyai tingkat keakuratan yang kurang terhadap jam dikarenakan adanya kelalaian dan kesibukan yang dilakukan oleh petugas pemberi tanda informasi tersebut. Keterlambatan pemberitahuan tanda informasi jam pelajaran juga berakibat terganggunya proses belajar mengajar khususnya jam pelajaran berikutnya dengan catatan rentang jam pelajaran antara satu dengan yang lain waktunya mepet. Penelitian sebelumnya Irianto(2007) dalam tugas akhirnya membuat aplikasi bel sekolah otomatis terprogram dengan meggunakan PC (Personal Computer). Aplikasi tersebut memanfaatkan fungsi port Parallel yang ada pada PC untuk mengendalikan perangkat listrik yang digunakan sebagai otomasi perangkat bel listrik. Pada aplikasi ini mempunyai kelemahan pada penggunaan Port Parallel yang perkembangan perangkat komputer sudah ditinggalkan sehingga banyak komputer yang sudah tidak mempunyai Port Parallel. SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015, P a g e 5

2 Pada penelitian selanjutnya Triyono (2010) pada skripsinya membuat aplikasi bel sekolah menggunakan komputer untuk pengendali bunyi bel dari sound system. Aplikasi ini mempunyai kelemahan yaitu adanya noice suara yang dihasilkan jika sound system atau pengeras suara mempunyai jarak yang jauh dengan sumber suara atau komputer dan juga mempunyai ketergantungan jumlah sound system untuk kejelasan suara yang dihasilkan pada tempat yang luas. Pada tahun yang sama Rachmad (2010) pada tugas akhirnya memuat otomatis bel sekolah berbasis mikrokontroler AT89S52. Pada hasil penelitian ini mempunyai kelemahan pada kapasitas memori yang kecil untuk menyimpan data jadwal bunyi bel. Dari permasalah tersebut maka dibutuhkan sistem bel atau pemberi tanda informasi jam pelajaran secara otomatis menggunakan Raspberry Pi yang mempunyai kapasitas menyimpan banyak data jadwal bunyi. Penggunaan Raspberry Pi yang saat ini merupakan teknologi komputer terbaru dapat menggantikan komputer PC dan memiliki ukuran yang kecil sehingga memiliki nilai praktis. Sehingga diharapkan dengan adanya system bel otomatis berbasis Raspberry Pi menjadi produk unggulan universitas sehingga dapat dijual di lembaga pendidikan lain. 2. TINJAUAN PUSTAKA Beberapa penelitian yang dilakukan mengenai sistem otomatis bel adalah sebagai berikut, Irianto (2007) dalam tugas akhirnya membuat aplikasi bel sekolah otomatis terprogram dengan meggunakan PC (Personal Computer). Aplikasi tersebut memanfaatkan fungsi port Parallel yang ada pada PC untuk mengendalikan perangkat listrik yang digunakan sebagai otomasi perangkat bel listrik. Arsitektur dari sistem ini terlihat pada Gambar 1. Berdasarkan Gambar 1 sistem kendali perangkat bel listrik terlihat bahwa sistem mempunyai beberapa blok fungsional, yaitu: a. User, merupakan pengguna yang akan mengatur kerja sistem b. Komputer pengontrol, digunakan sebagai jalannya program aplikasi yang akan mengontrol driver saklar elektronik yang menggunakan sistem timer. c. Driver saklar elektronik, berfungsi sebagai saklar yang menghubungkan antara PC dengan perangkat yang akan dikontrol dengan komputer. Driver saklar elektronik yang mempunyai 8 (delapan) keluaran. d. Perangkat listrik berupa bel listrik. Pada aplikasi ini mempunyai kelemahan pada penggunaan Port Parallel yang perkembangan perangkat komputer sudah ditinggalkan sehingga banyak komputer yang sudah tidak mempunyai Port Parallel. Pada penelitian selanjutnya Triyono (2010) pada skripsinya membuat aplikasi bel sekolah menggunakan komputer untuk pengendali bunyi bel dari sound system. Aplikasi ini mempunyai kelemahan yaitu adanya noice suara yang dihasilkan jika sound system atau pengeras suara mempunyai jarak yang jauh dengan sumber suara atau komputer dan juga mempunyai ketergantungan jumlah sound system untuk kejelasan suara yang dihasilkan pada tempat yang luas. Pada tahun yang sama Rachmad (2010) pada tugas akhirnya memuat otomatis bel sekolah berbasis mikrokontroler AT89S52. Pada hasil penelitian ini mempunyai kelemahan pada kapasitas memori yang kecil untuk menyimpan data jadwal bunyi bel. Pada tahun 2013, pada telah dilaukan telaah mengenai pembuatan otomatis bel terprogram menggunakan Raspberry Pi. Bentuk Raspberry Pi terlihat pada Gambar 2. Gambar 1. Arsitektur Aplikasi Bel Otomatis Terprogram Berbasis PC (Irianto, 2007) Gambar 2. Raspberry Pi P a g e 6 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015

3 3. METODOLOGI Metode rancang bangun yang terdiri dari beberapa tahap yaitu : (1) Analisis Kebutuhan Sistem, (2) Desain Perancangan, (3) Pembuatan Alat, (4) Pengujian Alat. Pengujian dilakukan pada blok-blok sistem dengan tujuan untuk mengetahui apakah alat yang telah dirancang dapat bekerja sesuai rancangan. Pengujian ini meliputi pengujian blok-blok sistem, tingkat fungsi. Dari hasil pengujian ini dibuat analisa yang akan mengetahui sejauh mana sistem rancangan ini memiliki kesesuaian dengan spesifikasi pengukuran dalam pengujian. Pengujian fungsionalitas perangkat keras (hardware) Pengujian fungsionalitas perangkat kerang dengan cara pengukuran tingkat presisi arus output dari raspberry pi terhadap kebutuhan arus Magnetic lock sehingga magnetic lock dapat bekerja sesuai fungsinya. Tingkat presisi dapat dinyatakan dapat bekerja dengan cukup baik jika persentase tingkatan 90%>=presisi <=100%, rumus presisi dapat dilihat pada Rumus 1 (Fiqri, dan Ratri, 2010). Monitor Petugas Raspberry Pi Data Jadwal Rangkaian Switcher Listrik Gambar 3. Arsitektur Bel Otomatis berbasis Raspberry Pi 3.2 Perancangan Sistem Perancangan merupakan proses tahapan yang fokusnya pada desain sistem yang hendak dibangun meliputi perancangan data flow diagram, perancangan basis data, tampilan atau desain I/O dan perangkat. Petugas Mulai Sistem Sumber Listrik Sirine Presisi = (1 X n X n ) 100 X n (1) Keterangan : X n = nilai ideal pengukuran ke-n = nilai rata-ratanya n pengukuran X n Pengujian juga dilakukan pengukuran responsibility dari perangkat lunak ke perangkat keras. Dalam hal ini tingkat responsibility dapat dinyatakan cukup baik jika rata-rata responsibility kurang dari 1 detik. 3.1 Analisis sistem Melakukan analisa terhadap requirement baik fungsional ataupun nonfungsional yang dibutuhkan dalam perancangan dan pembuatan sistem. Arsitektur dari sistem bel otomatis berdasarkan analisa sistem terlihat pada gambar 3. Simpan Umum Input Jadwal Bunyi Bel Umum / Khusus Jadwal Umum Khusus Simpan Mengaktifkan Jadwal Selesai Jadwal Umum Cek Jadwal Bel Bunyi = Jam sekarang Ada Instruksi GPIO Rangkaian Menyala dan Bel Bunyi Gambar 4. Flow Diagram sistem bel otomatis dengan Raspberry Pi Tidak SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015, P a g e 7

4 AC 220 Out 104K 400V BT E PJA10 23 A5 Chip One Stop FRS1/5W390ΩJ IC R R Serial/ Parallel Port GR Sistem Bel Otomatis Terprogram Berbasis Raspberry Pi Schedule Hari Variable characters (15) <M> Jam Time <M> Bunyi Integer Keterangan Variable characters (40) Tipe_Schedule Variable characters (2) <M> Relationship_1 Schedule_Aktive Status Boolean Gambar 5. ER Diagram bentuk Conceptual Data Model Schedule Schedule_Active Hari Variable characters (15) <M> Tipe_Schedule Variable characters (2) Jam Time <M> Bunyi Integer Keterangan Variable characters (40) Tipe_Schedule Characters (2) <M> Relationship_1 Status Boolean Gambar 8. Rangkaian Penguat Arus Gambar 6. ER Diagram bentuk Physical Data Model Switcher AC dan Adaptor 3.3 Perancangan Perangkat Arsitektur sistem bel otomatis menggunakan raspberry pi ini dapat dilihat pada gambar 7, menunjukkan topologi jaringan atau hubungan antar perangkat. Ada dua sumber suara dengan tegangan AC dan DC yang akan digunakan. Untuk mengontrol dua sumber suara tersebut dibutuhkan perangkat penguat arus dikarenakan output raspberry pi hanya 3V dan beban Sirine DC membutuhkan 12V. Perangkat lain yang dibutuhkan adalah rangkaian switch listrik sebagai pengganti saklar listrik untuk beban Sirine AC. Gambar 9. Rangkaian Switcher AC dan Adaptor Rangkaian Output Raspberry Pi Berdasarkan arsitektur sistem bel otomatis tidak ditemukan perangkat atau rangkaian output raspberry pi ini. Perangkat ini sebagai tambahan dan pengaman agar tidak adanya arus balik menuju raspberry pi yang menjadikan kerusakan. Sirine AC Pusat Listrik LED Indikator Adaptor Sirine DC Rangkaian Penguat Arus Rangkaian Switch Raspberry Pi On/Off Listrik Gambar 7. Arsitektur Bel Otomatis dengan Raspberry Pi 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Implementasi Perangkat Keras (Hardware) Penguat Arus Gambar 10. Rangkaian Output Raspberry Pi Berdasarkan arsitektur sistem bel otomatis yang telah dirancang sebelumnya, maka ketiga rangkaian tersebut di atas digabungkan dan dibuat sebuah packaging yang dapat dilihat pada gambar sebagai berikut P a g e 8 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015

5 Gambar 11. Instalasi Rangkaian Bel Otomatis berbasis Raspberry Pi 4.2 Setting GPIO GPIO (General Purpose Input/Output) adalah pin generik pada chip yang perilakunya (termasuk apakah itu input atau output pin) dapat dikontrol (diprogram) oleh pengguna pada waktu berjalan (Kartawijaja, 2012). GPIO pada Raspberry Pi dapat diaktifkan dengan melakukan instalasi file GPIO yang dapat diunduh pada Proses Instalasi GPIO dapat dilakukan dengan menjalankan perintah berikut. gunzip RPi.GPIO tar.gz tar -xvf RPi.GPIO tar cd RPi.GPIO sudo python setup.py install Gambar 12. LED Indicator Tester GPIO pada Raspberry Pi Selain istilah GPIO, ada istilah lain yang sebenarnya sama yaitu Pi4J. Istilah Pi4J digunakan oleh pemrograman JAVA untuk perangkat GPIO pada Raspberry pi. Selain file service, yang membedakan GPIO dengan Pi4J adalah penomoran PIN (lihat Gambar 13). Untuk mengaktifkan Pi4J dapat diaktifkan dengan instalasi file Pi4J yang dapat diunduh pada deb.Instal Pi4J dapat dilakukan dengan menjalankan perintah berikut sudo dpkg -i pi4j deb Aplikasi pemrograman JAVA yang dijalankan menggunakan command prompt harus terlebih dahulu melakukan konfigurasi classpath. Berikut perintah konfigurasi classpath Pi4J. export CLASSPATH=$CLASSPATH: /opt/pi4j/lib/pi4jdevice.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jcore.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jservice.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jgpio-extension.jar Testing GPIO khususnya PIN 17 (1 untuk menyala dan 0 untuk mati) dapat dilakukan dengan memasukkan perintah berikut dan dengan bantuan LED sebagai indikator seperti terlihat pada Gambar 12 gpio -g write 17 1 gpio -g write 17 0 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015, P a g e 9

6 Gambar 13. PIN dan Nomor GPIO pada Raspberry 4.3 Implementasi Perangkat Lunak (Software) Aplikasi bel otomatis pada Raspberry Pi merupakan aplikasi yang mengontrol perangkat/rangkaian yang menghasilkan sebuah suara/bunyi. Aplikasi ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman java. Bentuk antar muka aplikasi bel otomatis pada Raspberry Pi ditunjukkan pada Gambar 14. Gambar 16. Tampilan Aplikasi Setting Special Schedule pada Bel Otomatis 4.4 Testing atau Ujicoba Beberapa rangkain tersebut dilakukan pengujian keakuratan input dan output menggunakan avometer. Hasil pengujian sebagai berikut 1. Penguat Arus Bentuk rangkaian Penguat Catu Daya dapat dilihat pada Gambar 4. Output rangkaian Penguat Catu Daya dihubungkan ke Sirine 12V. Output Penguat Catu Daya, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 11,91V. Presisi Output 1 Gambar 14. Tampilan Aplikasi Bel Otomatis = ( ,91 ) = 99% Berdasarkan hasil perhitungan presisi di atas bahwa output dari rangkaian Penguat Catu Daya baik. Tegangan yang keluar sudah mampu mengaktifkan alat yang dicatu dan menyediakan tegangan yang dibutuhkan yaitu Sirine. Gambar 15. Tampilan Aplikasi Setting General Schedule pada Bel Otomatis 2. Switcher AC dan Adaptor Bentuk rangkaian Switch Arus Listrik dapat dilihat pada Gambar 5 yang fungsi untuk memutus dan menyambung arus listrik dengan menggunakan IC MOC Berdasarkan data sheet bahwa IC MOC 3021 mempunyai kemampuan dilalui arus listrik adalah maksimal 220V, 3A dan 22watt. Beban sementara yang digunakan oleh Switch Arus Listrik adalah lampu 9 watt 220V, P a g e 10 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015

7 dihasilkan lampu dapat menyala dengan terang karena daya yang dikeluarkan oleh rangkaian Switch Arus Listrik lebih tinggi dari daya lampu yang dibutuhkan kurang dari 1A. 3. Rangkaian Output Raspberry Pi Bentuk rangkaian input Raspberry Pi dapat dilihat pada Gambar 6. Output rangkaian input raspberry terhubung dengan rangkaian Penguat Catu Daya dan Switch Arus Listrik. Output yang nantinya dihubungkan dengan switch, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 4,82V, sedangkan ideal input yang bisa diterima oleh rangkaian Switch Arus Listrik berdasarkan IC MOC 3021 adalah 5V. Output yang nantinya dihubungkan dengan Penguat Catu Daya, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 3,3V, sedangkan ideal input yang bisa diterima oleh rangkaian Penguat Catu Daya berdasarkan IC ULN2003 adalah 5V. Presisi Output 1 = (1 5 4,82 ) = 96% Presisi Output 2 = (1 5 3,33 ) = 66% Berdasarkan hasil perhitungan presisi di atas bahwa ke dua output dari rangkaian input Raspberry Pi masih cukup besar. Tingkat presisi tersebut masih dapat diabaikan mengingat dalam daerah operasi komponen yang dicatu. Tegangan yang keluar sudah mampu mengaktifkan alat yang dicatu dan menyediakan tegangan yang dibutuhkan dua buah alat yaitu Penguat Catu Daya dan Switch Arus Listrik. 5. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Telah berhasil dibuat sistem bel otomatis menggunakan raspberry pi yang mempunyai kemampuan sebagai berikut: 1. Dapat mengontrol rangkaian elektronik sehingga dapat menghasilkan bunyi/suara sebagai tanda waktu dalam pembelajaran 2. Dapat mengontrol sumber bunyi berupa buzzer AC, buzzer DC, dan speaker 3. Mempunyai bentuk yang lebih ringkas dibandingkan menggunakan PC 5.2 Saran Untuk pengembangan penelitian lebih lanjut, ada beberapa saran sebagai berikut 1. Penggunaan Mini LCD touchscreen agar sistem dalam terkontrol lebih mudah 2. Pemilihan box komponen merupakan hal terpenting agar rangkaian tertata lebih rapi dan bagus 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Fiqri, M., Hambali, A. dan A, Ratri. D., Perancangan Dan Implementasi Power Meter Optik Berbasis Mikrokontroler 32 Bit Pada Panjang Gelombang 600NM sampai 1000NM. Bandung : Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi (Institut Teknologi Telkom). [2] Irianto, D. R., Aplikasi Bel Otomatis Terprogram Berbasis PC (Personal Computer). Surakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (Universitas Sebelas Maret). [4] Kartawijaja, A. D., Raspberry Pi, Komputer Mungil Yang Muat di Saku. [Online] Available at: 15 Februari 2013]. [5] Rachmad, W. W. B., Otomatis Bel Sekolah Berbasis Mikrokontroler AT89S52. : Yogyakarta. Fakultas Teknologi Industri (Universitas Ahad Dahlan) SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015, P a g e 11

8 [6] Triyono, R., Pembuatan Software Bel Otomatis Sekolah. Yogyakarta: Jurusan Sistem Informasi (STIMIK AMIKOM) P a g e 12 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015