PERANCANGAN. 4-1

Transkripsi

1 PERANCANGAN Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting dalam pembuatan suatu alat, sebab dengan menganalisa komponen yang digunakan maka alat yang akan dibuat dapat bekerja seperti yang diharapkan. Petunjuk yang memuat spesifikasi kompoenen atau datasheet merupakan petunjuk yang sangat penting dalam melakukan perancangan alat. Untuk mendapatkan hasil yang optimal, harus terlebih dahulu dibuat suatu rancangan yang baik. Dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari tiap tiap komponen yang digunakan serta persediaan suku cadang dipasaran. Sehingga dapat mempermudah dalam pengejaannya. Bab ini akan menjelaskan perancangan sistem keamanan ruangan bagian central node (Pusat kontrol) dan sensor node. Rancangan sistem ini secara keseluruhan mencakup rancangan perangkat keras (hardware) dan program. Rancangan perangkat keras berisi penjelas perancangan komponen perangkat keras yang digunakan dalam alat ini. Sedangkan perancangan program berisi perancangan algoritma program dalam sistem ini Blok diagram Gambar 4-2. menjelaskan mikrokontroler Arduino UNO bertindak sebagai pusat kontrol sistem. Ketika user mengaktifkan sistem security melalui SMS mikrokontroler akan mengolah masukan data dari modul radio transceiver (nrf24l01), ketika masukan data adalah sensor high maka mikrokontroler akan memberikan output berupa SMS pemberitahuan dan membunyikan Alarm/Electronic Siren, apabila masukan data berupa akses RFID maka sistem keamanan akan dinonaktifkan jika sistem sedang berada pada kondisi aktif, jika sistem keamanan sedang dalam keadaan tidak aktif maka user dapat menyalakan sistem keamanan dengan menempelkan kartu RFID dengan tag yang valid. 4-1

2 Gambar 4-1. Blok diagram Sensor Node Gambar 4-2. Blok diagram Central Node 4.1. Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras pada sistem kemanan ruangan ini terdiri dari beberapa modul, nrf24l01, SIM800l, Buck Converter, Relay Modul RFID dan Modul PIR: Arduino Arduino digunakan sebagai pusat kontrol untuk modul modul. Arduino tidak berdiri sendiri, tetapi digabungkan dengan modul modul lainnya sesuai kebutuhan. Pada sistem keamanan ini pin yang digunakan adalah pin 2, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 3.3v, 5v, gnd. 4-2

3 4.1.2 Rangkaian nrf24l01 nrf24l01 adalah modul radio transceiver yang berfungsi sebagai jalur komunikasi dengan sensor node. Untuk pengetesan apakah modul ini bekerja dengan baik atau tidak, dibutuhkan 2 buah modul dan Arduino, salah 1 menjadi transceiver dan 1 nya menjadi receiver. Pin CE CSN SCK MOSI MISO IRQ VDD VSS Fungsi digital Input digital Input digital Input digital Input digital output digital output Gambar 4-3. Modul nrf24l01 (sunrom.com) Rangkaian SIM800l Sebuah modul GSM yang bekerja pada frekuensi Mhz yang memiliki beberapa fitur, salah satu implementasi modul ini adalah sebagai SMS controller. SIM800l adalah modul gsm yang berfungsi sebagai jalur komunikasi antara user dan alat. Pin VCC RST RXD TXD Fungsi Reset Rx Data Tx Data Gambar 4-4. Modul SIM800l (nettigo.eu) Buck converter/dcv Stepdown Buck converter berfungsi sebagai penurun tegangan dari keluaran Arduino 5v diubah menjadi 4v dan digunakan sebagai power pada modul SIM800l, maksimal tegangan yang dapat diterima modul SIM800l adalah 4.2vdc. 4-3

4 Pin Fungsi VCC IN IN VCC OUT OUT OUT OUT Gambar 4-5. Buck converter (robomart.com) Relay Relay yang digunakan adalah relay 5v, relay berfungsi sebagai saklar untuk electronic siren, Ketika mikrokontroler memberi keluaran LOW maka akan menyalakan electronic siren, sedangkan ketika diberi keluaran HIGH relay akan normally open atau tidak menyalakan electronic siren. Relay dapat dikontrol secara langsung dengan mikrokontroler jenis apa saja dan bisa dikontrol melalui port I/O digital, seperti Solenoid valve, lampu dan perangkat lainnya yang memiliki tegangan tinggi. Pin VCC IN Fungsi Data Input Gambar 4-6. Relay (electronics.stackexchange.com) RFID Modul RFID reader ini berfungsi untuk membaca data atau nomor ID pada rfid tag yang kemudian data tesrsebut diproses oleh Arduino pro mini, jika tag valid maka arduino pro mini akan mengirim data string RFID akses diterima kepada central node secara nirkabel. PIN VCC RST NC MISO MOSI SCK SDA Fungsi Reset Digital Output Gambar 4-7. MFRC

5 4.1.7 PIR Passive infra red berfungsi sebagai sensor input untuk mendeteksi gerakan, ketika ada orang masuk ke dalam ruangan. Sensor PIR ini ditempatkan di dalam ruangan yang berpotensi dilalui oleh manusia dengan menempelkan pada dinding. Agar jangkauan pendetksiannya optimal maka tempat pemasangan harus dijauhkan dari terkena sinar matahari. PIN VCC RST NC MISO MOSI SCK SDA Fungsi Reset Digital Output Gambar 4-8. Passive Infra Red 4-5

6 4.1.8 Rangkaian keseluruhan sistem Rangkaian keseluruhan sistem pada gambar 4.9 dibawah ini menjelaskan tentang sebuah skema pin komponen-komponen yang saling berhubungan satu sama lain untuk dapat menjalankan fungsionalitas alat keamanan. Adapun tabel dibawah ini menjelaskan tentang port pin yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen diatas ke dalam board Arduino UNO. Gambar 4-9. Rangkaian desain elektrik central node Tabel 4-1. Pin yang digunakan pusat kontrol PIN Digunakan Oleh 2 RST SIM800l 5 TXD SIM800l 6 RXD SIM800l 7 IN Relay 8 CE nrf24l01 10 CSN nrf24l01 11 MOSI nrf24l01 12 MISO nrf24l01 13 SCK nrf24l01 3.3v VDD nrf24l01 5v VCC Relay, Regulator Relay, Regulator 4-6

7 Gambar 4-10 berikut ini merupakan gambar rangkaian sensor gerak yang terdapat pada alat keamanan untuk mendeteksi gerakan di dalam kamar kos. Rangkaian ini tidak terhubung secara langsung dengan board arduino agar mudah untuk pemasangan sensor pada kamar kos dan penambahan modul/sensor. Gambar Rangkaian desain elektrik sensor gerak Adapun tabel dibawah ini menjelaskan tentang port pin yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen sensor gerak diatas ke dalam board Arduino Pro Mini. Tabel 4-2. PIN yang digunakan sensor gerak PIN Digunakan Oleh 8 CE nrf24l01 9 OUT PIR 10 CSN nrf24l01 11 MOSI nrf24l01 12 MISO nrf24l01 13 SCK nrf24l01 3.3v VDD nrf24l01 nrf24l01 5v VCC PIR, Buck Converter PIR, Buck converter 4-7

8 Gambar 4-11 rangkaian sensor pintu dan jendela dibawah ini berfungsi sebagai pendeteksi status pintu terbuka atau tertutup. Sama halnya dengan rangkaian sensor gerak, dimana rangkatai tidak terhubung secara langsung dengan board arduino. Gambar 4-11.Rangkaian desain elektrik sensor pintu dan jendela Adapun tabel dibawah ini menjelaskan tentang port pin yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen sensor pintu dan jendela diatas ke dalam board Arduino Pro Mini. Tabel 4-3. Pin yang digunakan sensor pintu dan jendela PIN Digunakan Oleh 8 CE nrf24l01 9 Magnet Switch 10 CSN nrf24l01 11 MOSI nrf24l01 12 MISO nrf24l01 13 SCK nrf24l01 3.3v VDD nrf24l01 nrf24l01 4-8

9 Rangkaian komponen alat keamanan dibawah ini merupakan rangkaian elektik dari RFID yang berguna untuk mengaktifkan dan menonaktifkan akses keamanan pada alat. Gambar 4-12.Rangkaian desain elektrik RFID Adapun pin-pin yang digunakan pada rangkaian desain RFID mengacu pada board Arduino Pro Mini seperti pada tabel dibawah ini. Tabel 4-4. Pin yang digunakan RFID. PIN Digunakan Oleh 9 RST MFRC SDA MFRC MOSI MFRC MISO MFRC SCK MFRC v VCC MFRC522 MFRC Perancangan program Tahapan perancangan program kendali alat terdiri dari perancangan algoritma program, diagram alir dan pembuatan program dengan ArduinoIDE Algoritma Program Pemograman untuk arduino ini menggunakan Arduino IDE untuk memasukan kode ke Arduino Uno. Berikut adalah algoritma dari sistem secara keseluruhan: 4-9

10 Gambar Diagram alir algoritma sensor node Gambar Diagram alir algoritma central node 1. Pada posisi awal Arduino uno telah terhubung dengan arus tegangan 12VDC. 2. Menunggu perintah dari user apakah sistem keaman diaktifkan atau tidak. 4-10

11 3. Jika sistem keamanan diaktifkan maka sistem hanya menunggu data yang dikirim dari sensor node. 4. Jika data yang dikirim adalah sensor HIGH maka pusat control akan mengirim SMS dan membunyikan Alarm. 5. apabila data berupa akses RFID maka sistem keamanan akan dinonaktifkan jika sistem sedang berada pada kondisi aktif, jika sistem keamanan sedang dalam keadaan tidak aktif maka user dapat menyalakan sistem keamanan dengan menempelkan kartu RFID.. 6. Jika sistem keamanan tidak diaktifkan maka kembali ke posisi Pembuatan program dengan ArduinoIDE Pilih File - New Gambar Project baru Selanjutnya memilih tipe board, yaitu Arduino Uno Gambar Board type 4-11

12 Sesuaikan port dengan port Arduino Uno Gambar Port Arduino Uno Struktur Program Berikut adalah struktur penulisan program pada ArduinoIDE : #include <SPI.h> //library modul nrf240l #include <RH_NRF24.h> //library modul nrf240l #include <Sim800l.h> //library modul sim800l #include <SoftwareSerial.h> //is necesary for the library! Sim800l Sim800l; //to declare the library RH_NRF24 nrf24; //to declare the library Deklarasi library yang digunakan Int VariableName; char* VariableName; bool VariableName; String VariableName; uint8_t VariableName; long VariableName; Deklrasi variabel void setup() { kode } void loop() { Kode } //kode hanya dieksekusi 1x diawal //kode akan dieksekusi berulang 4-12

13 void setup() digunakan untuk menginisialisasi variabel-variabel yang akan digunakan, dan hanya dijalankan satu kali saat Arduino mulai menyala. Sedangkan instruksi void loop() digunakan untuk menjalankan suatu siklus program, yang akan dilakukan terus-menerus hingga Arduino mati/reset. Berikut ini adalah beberapa fungsi dasar pada Arduino. 4-13