BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Transkripsi

1 30 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Perancangan Sistem Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu bagaimana cara merancang sistem yang akan diimplementasikan pada alat. Dan dalam perancangan sistem terlebih dahulu dibuat flowchart dari sistem tersebut. Berikut flowchart sistemnya. Gambar 3.1 Flowchart Miniatur Smarthome

2 Blok Diagram Setelah membuat perancangan sistemnya maka dilakukan tahap pembuatan blok diagram. Blok diagram merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem dan memudahkan untuk melokalisir kesalahan dari suatu sistem. Dengan blok diagram kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Diagram blok memiliki arti yang khusus dengan memberikan keterangan didalamnya. Untuk setiap blok dihubungkan dengan suatu garis yang menunjukkan arah kerja dari setiap blok yang bersangkutan. Blok diagram keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 3.2 Blok Diagram

3 Gambaran Miniatur Smarthome Miniature smarthome yang akan dirancang adalah sebagai berikut : Gambar 3.3 Gambaran Miniatur Smarhome Miniature Smarthome yang dibangun memiliki beberapa fitur yaitu : 1. Pintu yang akan dibuat dengan tambahan keypad sebagai pengunci dan pembuka dari pintu yang dapat menambah pengamanan dalam miniatur smarthome. 2. Jendela yang akan secara otomatis terbuka dan tertutup sesuai keadaan cuaca disekitar dan sensor cahaya LDR sebagai inputan kondisi cahaya. 3. Lampu yang akan secara otomatis hidup ketika terdeteksi manusia dengan sensor pir dan dalam kondisi jendela tertutup (kondisi malam hari). Dan lampu yang akan tetap mati ketika tidak adanya manusia walaupun jendela dalam kondisi tertutup.

4 33 4. Pada keypad terdapat tombol untuk inputan password, tombol lock (untuk mengunci pintu) dan tombol lock (untuk mengunci pintu, menutup jendela dan mematikan lampu). 3.4 Perancangan Miniatur Smarthome Pada kali ini miniatur yang akan dibuat adalah miniatur rumah dengan bahan pembuatan berupa akrelik dan terdapat beberapa rangkaian alat pendukungnya yaitu arduino uno, driver servo untuk jendela, driver motor untuk pintu, sensor cahaya, sensor pir dan keypad. 3.5 Perancangan Alat Untuk memenuhi fitur-fitur smarthome maka diperlukan alat yang mampu membuat fitur tersebut berjalan sesuai kondisi yang kita buat. Dan dalam pebuatan alat maka sebelumnya kita perlu membuat rangkaian dari alat tersebut. Berikut adalah rangkaian dari alat-alat penunjang kebutuhan dari fitur smarthome yang akan dibuat Arduino Uno Arduino Uno menggunakan mikrokontroler ATmega328 dan memiliki 14 input output dan 6 input analog (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Arduino

5 34 Gambar 3.4 Rangkaian Arduino Uno Sumber tegangan untuk Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat berasal baik dari AC ke adaptor DC atau baterai. Arduino dapat beroperasi dengan pasokan tegangan eksternal 6 sampai dengan 20V. Apabila diberikan tegangan kurang dari 7V, jika diukur tegangan pada pin 5V kemungkinan akan kurang dari 5V dan dapat menyebabkan board arduino tidak stabil. Jika

6 35 menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board Arduino. Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt Rangkaian Driver Motor pada Pintu Rangkaian driver motor DC digunakan untuk menggerakan pintu. Rangkaian driver ini menggunakan IC L293D. dengan sebuah IC driver motor ini, rangkaian dapat melayani dua buah motor DC. Motor akan dikendalikan dari inputan yang berlogika high atau low. Dibawah ini adalah bentuk dari rangkaian driver motor menggunakan IC L293D. Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor Rangkaian driver ini berfungsi untuk menggerakan motor sesuai dengan input yang diterimanya. Rangkaian bertindak sebagai pengatur arah kerak motor DC, apakah bergerak forward atau reverse.secara teori, rangkaian driver motor tersebut bekerja dengan system switching. Jika inputnya diberi logika input 1, maka input 2 adalah low, sehingga perputaran motor DC bergerak forward. Sedangkan jika input 1 diberi logika low dan input 2 diberi logika high, maka perputaran motor DC adalah reverse.

7 Rangkaian Sensor Cahaya pada Jendela Pada jendela akan dipasang sebuah sensor cahaya yang berfungsi untuk memberi perintah menutup atau membuka jendela sesuai kondisi yang akan kita buat. Yaitu apabila sensor menangkap cahaya atau dalam kondisi siang hari maka jendela akan terbuka secara otomatis dan begitu sebaliknya Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Cahaya Sensor cahaya yang digunakan adalah Light Dependent Resistor (LDR). Karakteristik LDR adalah nilai resistansi yang berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin tinggi intensitas cahaya yang diterima LDR, maka semakin rendah nilai resistansi dari LDR. Berdasarkan literatur, nilai resistansi LDR dalam keadaan gelap sebesar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1 kω. Diharapkan tegangan keluaran saat kondisi terang adalah mendekati nilai Vcc sedangkan saat gelap mendekati 0 V. Berdasarkan prinsip pembagi tegangan maka dipergunakan resistor dengan nilai resistansi sebesar 10 kω.

8 Rangkaian Keypad pada Pintu Keypad pada pintu berfungsi sebagai tombol inputan untuk memasukkan password agar tidak sembarang orang bisa membuka pintu apabila tidak mengetahui passwordnya. Perancangan keypad dirancang memiliki konfigurasi matrik 3X3, sehingga akan diperoleha tombol sebanyak 9 buah. Masing-masing tombol tersebut digunakan sebagai masukkan password yang nantinya akan membuka pintu. Gambar 3.7 Rangkaian Keypad Adapun cara kerja keypad yang direncanakan dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Setiap kali penekanan tombol akan terjadi suatu persilangan antara baris X dengan kolom Y. 2. Kondisi logic hasil penekanan tombol keypadtersebut dihubungkan pada Port input arduino melalui kaki baris1-baris3 dan kolom1-kolom3. 3. Keadaan penekanan tombol persilangan antara baris dan kolom akan dibaca dan untuk sementara disimpan dimemory internal mikrokontroller sehingga persilangan antara baris dan kolom dapat dikirimkan ke MCU pada proses penampilan dan pengolahan karakteristik data yang diminta.

9 Rangkaian Sensor Pir pada Lampu Gambar 3.8 Sensor Pir Pada alat ini, sensor PIR digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya seseorang yang berada didalam rumah.pada sensor PIR IR Filter akan menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer dapat dideteksi oleh sensor.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. Pin 2akan bernilai HIGH jika ada Manusia yang terdeteksi didepan sensor PIR, dan bernialai LOW jika tidak ada yang terdeteksi Rangkaian LimitSwitch

10 39 Gambar 3.9 Rangkaian Limit Switch Pada perancangan alat ini menggunakan 2 buah limit switch. Yang masing masing dari kedua limitswitch berfungsi untuk membatasi gerak dari motor dc. 2 limitswitch digunakan untuk membatasi motor dc pada pintu. Pada saat limit switch tersentuh oleh bagian mekanik dari penggerak motor dc, limitswitch akan memberikan logika= 0(LOW) pada arduino. Keluaran pada limit switch akan di terima oleh pin arduino, dan arduino akan memerintahkan motor DC untuk berhenti Rangkaian Alat Secara Keseluruhan

11 40 Gambar 3.10 Rangkaian Keseluruhan 3.6 Perancangan PCB Perancangan PCB (Printed Circuit Board) dilakukan bersama dengan perancangan tata letak komponen. Proses ini sangat erat kaitannya dengan pola PCB. Perancangan PCB menggunakan software EAGLE Software ini merupakan software berbasis windows yang difungsikan untuk merancang PCB dan menggambar skematik rangkaian. Untuk menyelesaikan rancangan layout PCB, hal-hal yang penting dan perlu diperhatikan adalah : 1. Letak komponen yang rapi dan sistematis. 2. Hubungan pengawatan yang sependek mungkin. 3. Hindari sudut pengawatan atau belokan yang tajam (30, 60, 90 ) 4. Ukuran PCB yang sekecil/sehemat mungkin. Pembuatan PCB yang dilakukan adalah dengan cara digosok. Adapun bahanbahan utamanya yang dibutuhkan adalah : a. PCB polos

12 41 b. Kertas berisi fotocopy layout c. Setrika d. Pelarut PCB Setelah bahan-bahan utama sablon disediakan, maka langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan PCB dengan cara gosok adalah sebagai berikut : 1. Bersihkan permukaan PCB kemudian keringkan. 2. Letakkan kertas yang telah di fotocopy layout diatas permukaan PCB kemudian gosok menggunakan setrika. 3. Basahi PCB dan membersihkan layout yang menempel di PCB. 4. Melarutkan PCB pada larutan FeCl 3 dan setelah dilarutkan dicuci dengan fujisol agar tinta hitam yang menempel pada papan PCB terlepas. 5. Melakukan pengeboran sesuai dengan kaki-kaki komponen yang tersedia Layout PCB Layout PCB memegang peranan penting karena akan dijadikan film yang akan dicetak di PCB. Perancangan layout PCB didasarkan pada beberapa pertimbangan yang menyangkut keamanan dan efisiensi PCB yang digunakan. Gambar 3.11 Layout PCB

13 Layout Komponen Layout komponen memuat tata letak komponen papan PCB. Karena itu pada perancangan layout PCB ini harus disesuaikan dengan layout komponen. Hal ini dikarenakan karena keduanya merupakan satu kesatuan dengan layout PCB. Gambar 3.12 Layout Komponen

14 43 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM 4.1 Implementasi sistem Implementasi merupakan lanjutan dari tahap analisis dan perancangan miniatur smarthome. Pada bab ini akan dijelaskan hasil dari perancangan sistem beserta pengujian miniatur smarthome. Pada tahap implementasi ini digunakan perangkat lunak dan perangkat keras, sehingga sistem yang dibangun dapat diselesaikan dengan baik. Gambar 4.1 Diagram Ishikawa Pada diagram ishikawa pada gambar 4.1 menjelaskan implementasi sistem Miniatur Smarthome. Pada miniatur smarthome terdapat beberapa fitur yaitu fitur pintu yang memiliki keypad sebagai inputan password, jendela yang akan terbuka dan tertutup otomatis sesuai dengan kondisi cahaya, lampu yang juga secara otomatis hidup dan mati sesuai keberadaan manusia dan kondisi cahaya. Berikut ini gambar miniature smarthome nya.

15 44 Gambar 4.2 Miniatur smarthome Implementasi Pintu Pada pintu dibuat menggunakan bahan Akrelik berukuran panjang 20cm dan lebar 5cm dan untuk penggerak pintu secara otomatis digunakan driver motor DC selain itu juga terdapat sebuah limit switch yang berfungsi sebagai penahan motor DC. Berikut tampilan dari pintu, limitswitch dan driver motor nya yang tampak dari dalam.

16 45 Gambar 4.3 Pintu, motor DC & Limitswitch Berikut ini tampilan simulasi dari rangkaian motor DC. Gambar 4.4 Rangkaian motor DC Implementasi Jendela Jendela dibuat menggunakan akrelik dengan ukuran panjang 8cm lebar 8cm. Untuk penggerak jendela digunakan sebuah servo selain itu pada rangkaian terdapat juga sebuah limitswitch yang berfungsi sebagai penahan motor servo. Berikut gambar jendela dan servo yang digunakan yang tampak dari dalam miniatur rumah.

17 46 Gambar 4.5 Jendela dan servo Pada jendela selain terdapat servo untuk penyempurnaan fitur dari smarthome juga dipasangkan sebuah sensor LDR cahaya yang berfungsi untuk mendeteksi kondisi cahaya. Berikut gambar dari jendela dan sensor LDR dan gambar rangkaian sensor cahayanya. Gambar 4.6 Jendela & Sensor LDR

18 47 Gambar 4.7 Rangkaian Sensor LDR Implementasi Lampu Lampu yang digunakan pada miniature smarthome adalah lampu dc 12volt. Berikut ini gambar implementasi lampu pada miniatur smarthome. Gambar 4.8 Lampu DC 12volt Berikut ini gambar simulasi rangkaian lampu.

19 48 Gambar 4.9 Rangkaian Lampu Implementasi Mikrokontroler Atmega328 Mikrokontroler yang dipakai pada miniature adalah mikrokontroler atmega328. Pinpin yang digunakan pada mikrokontroler adalah sebagai berikut. 1. Digital pin1 = input1 driver L293D 2. Digital pin0 = input2 driver L293D 3. Digital pin5 = enable motor 4. Analog pin4 = sensor ldr 5. Analog pin5 = sensor pir 6. Digital pin10 = limit switch pintu tutup 7. Digital pin11 = limit switch pintu buka 8. Digital pin12 = lampu 9. Digital pin9 = servo 10. Digital pin12 = kolom 1 keypad 11. Digital pin7 = kolom 2 keypad 12. Digital pin6 = kolom 3 keypad 13. Analog pin0 = baris 1 keypad 14. Analog pin1 = baris 2 keypad 15. Analog pin3 = baris 3 keypad

20 49 Gambar 4.10 Mikrokontroler atmega329 Pada Gambar 4.9 terdapat rangkaian input dan output dimana yang merupakan inputan adalah sensor LDR cahaya, sensor pir dan keypad 3x3 dan dan yang merupakan outputnya adalah Driver motor(pintu), Servo(jendela) dan Lampu DC 12volt. 4.2 Pengujian Alat Pengujian alat yang dilakukan meliputi pengujian sensor pir, sensor LDR, lampu, jendela dan pintu dari miniature smarthome Pengujian Sensor Pir Pengujian sensor pir bertujuan untuk mengetahui apakah sensor dapat mengetahui pergerakan manusia. Dalam pengujian ini sensor pir dihubungkan pada PIN A5 Arduino. Pengukuran tegangan output sensor pir dilakukan dengan mengukur input

21 50 dari arduino yang masuk ke sensor pir. Adapun hasil pengukurun sensor pir dapat dilihat dari Tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengukuran Sensor PIR KONDISI LOGIKA TEGANGAN(Volt) Ada Orang 1 3,36 Tidak ada orang Pengujian Sensor LDR Pengujian pada sensor ini dilakukan dengan cara mengambil data cahaya pada saat kondisi gelap dan kondisi terang. Tujuan dari pengambilan data yaitu untuk mengetahui tegangan keluaran dan nilai ADC yang dihasilkan oleh sensor. Berikut hasil tabel pengujian. Tabel 4.2 Hasil Uji Sensor LDR KONDISI NILAI ADC TEGANGAN (Volt) Terang ,4 Gelap , Pengujian Limit Switch Pengujian limit switch bertujuan untuk mengetahui sensitifitas alat terhadap sebuah tekanan dari hasil uji diketahui limit switch berjalan dengan baik ketika normaly open dan normaly close. Berikut merupakan data hasil uji limit switch. Tabel 4.3 Hasil Uji Limit Switch

22 51 KONDISI TEGANGAN (Volt) NORMALY CLOSE 4,33 NORMALY OPEN 0,02 Open berarti terbuka maka arus tidak mengalir sehingga tidak terhubung. Close berarti tertutup sehingga arus mengalir karena terhubung Pengujian Driver Motor L293 Pengujian driver motor L293 dilakukan dengan member logika (1/0) ke masingmasing input driver. Input 1 dari driver L293 dihubungkan ke pin digital 1 dan 2 dari driver l293 dihubungkan ke digital 0. Pengujian input logika pada driver L293 bertujuan untuk mengetahui kondisi saat motor menggerakkan pintu terbuka dan pintu tertutup. Adapun hasil pengujian sebagai berikut. Tabel 4.4 Hasil Uji Driver Motor L293 LOGIKA TEGANGAN KONDISI INPUT 1PIN INPUT 2PIN DIGITAL 1 MOTOR PINTU DIGITAL 0 Terbuka 0 1 9,30 Tertutup 1 0-9,30 Berikut gambar hasil pengujian driver motor L293 yang digunakan pada pintu.

23 52 Gambar 4.11 Menginput Password pada Keypad Sebelumnya telah diketahui bahwa pintu akan terbuka ketika password yang diinput untuk membuka pintu telah terinput dengan benar. Pada pengujian ini penulis telah mengatur sebuah password untuk membuka pintu dan passwordnya adalah Setelah password di input lalu ditekan tombol unlock pada keypad. Ketika password telah terinput dengan benar maka pintu akan terbuka. Berikut gambar pengujian pintu terbuka Pengujian Lampu Gambar 4.12 Pintu terbuka

24 53 Untuk dapat mengontrol lampu, mikrokontroler harus mengirimkan data sinyal pulsa 0 dan 1. Jika mikrokontroler memberikan data sinyal pulsa 0 maka rangkaian sakelar digital berada dalam keadaan tidak aktif, tapi bila ada sinyal pulsa 1 yang dikirimkan oleh mikrokontroler, maka rangkaian sakelar digital akan aktif. Relay yang digunakan pada rangkaian sakelar ini mempunyai supply tegangan sebesar 12 Volt dc untuk dapat menggerakkan relay. Rangkaian saklar digital ini dibentuk oleh komponen resistor, transistor bc547, diode 1N4002, dan relay dc 12 Volt. Resistor pada kaki basis akan membatasi arus yang akan masuk ke transistor. Diode 1N4002 berfungsi untuk menahan tegangan balik dari relai dari kondisi aktif ke kondisi tidak aktif. Saat transistor Q1 berada dalam kondisi saturasi, tegangan pada kolektor-emiter (VCE) mendekati nol. Transistor Q1 mempunyai β = 100 sehingga arus basis dapat dihitung untuk mendapatkan suatu kondisi transistor dalam keadaan saturasi. Berikut gambar dari pengujian lampu pada miniatur smarthome. Gambar 4.13 Pengujian Lampu

25 54 Dari Pengujian lampu pada gambar 4.13 dapat dilihat bahwa lampu hidup secara otomatis ketika kondisi hari adalah malam hari (gelap) dan bisa dibuktikan dengan tertutupnya jendela. Kita telah mengetahui sebelumnya bahwa jendela akan tertutup otomatis ketika kondisi hari gelap. Untuk membuat kondisi dalam keadaan gelap penulis sengaja menutup sensor cahaya agar cahaya yang terdeteksi adalah cahaya yang minimal (gelap) Pengujian Jendela & Lampu Pengujian yang dilakukan pada jendela ini dikontrol melalui 2 buah sensor yaitu sensor pir & cahaya. Sensor pir berfungsi untuk mendeteksi keberadaan manusia dengan mendeteksi gerak dan suhu tubuh manusia. Sedangkan sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi kondisi cahaya dan memberi hasil dengan kondisi siang dan malam hari. Tabel 4.5 Hasil Uji Jendela KONDISI JENDELA DETEKSI PIR DETEKSI CAHAYA Terbuka Deteksi manusia Siang hari Tertutup Deteksi manusia Malam hari Tabel 4.6 Hasil Uji Lampu KONDISI LAMPU DETEKSI PIR DETEKSI CAHAYA Hidup Ada manusia Malam hari Mati Ada manusia Siang hari Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa kondisi jendela akan terbuka secara otomatis ketika kondisi hari pada siang hari (terang) dan adanya keberadaan manusia didalam rumah. Apabila keadaan hari malam (gelap) maka jendela akan tertutup secara

26 55 otomatis dan apabila keadaan hari siang hari (terang) namun tidak ada manusia dirumah maka jendela akan tetap tertutup juga. Berikut gambar hasil pengujian alat pada jendela. Gambar 4.14 Jendela Terbuka Pada gambar 4.14 dapat kita lihat bahwa jendela dalam keadaan terbuka karena hari dalam kondisi siang hari (terang) dan terdeteksi keberadaan manusia. Dalam pembuktian ada tidaknya manusia penulis melakukan gerakan tangan sebagai pengganti manusia.

27 56 Gambar 4.15 Jendela tertutup pada Siang hari Pada gambar 4.15 dapat kita lihat bahwa jendela dalam keadaan tertutup walaupun kondisi hari adalah siang (terang) hal ini disebabkan karena tidak terdeteksinya manusia didalam rumah dan ini sesuai dengan kondisi yang telah di terapkan oleh penulis. Gambar 4.16 Jendela tertutup malam hari

28 57 Pada gambar 4.16 dapat kita lihat bahwa jendela dalam keadaan tertutup dan lampu dalam keadaan menyala, hal ini disebabkan karena terdeteksinya manusia didalam rumah dan kondisi cahaya sedang dalam keaadan gelap atau dimisalkan dalam kondisi malam hari. Dan ini sesuai dengan kondisi yang telah di terapkan oleh penulis.

29 58 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan dan hasil dari penelitian, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Penelitian ini bertujuan untuk merancang smarthome dengan menggunakan mikrokontroler atmega328. Yang dimana Objek yang dapat terkontrol didalam smarthome otomatis adalah pintu, jendela dan lampu.adapun Perangkatperangkat yang ada pada smarthome dapat terkendali otomatis dan dapat disimpulkan hal ini dapat diimplementasikan pada rumah sesungguhnya. 2. Hasil penelitian berjalan dengan baik dimana jendela dapat terbuka pada saat siang hari dan tertutup pada malam hari secara otomatis. Dan lampu yang akan menyala pada saat malam hari ketika terdeteksi manusia secara otomatis. 3. Pada miniature smarthome terdapat sebuah pintu yang telah dipasang keypad3x3 sebagai inputan password yang berfungsi sebagai penutup dan pembuka dari pintu tersebut. 5.2 Saran Berikut ini adalah saran yang dapat digunakan untuk tahap pengembangan penelitian sistem ini antara lain: 1. Agar dapat ditambahkan fiturnya yang lebih banyak lagi pada miniature smarthome. 2. Agar miniature lebih menarik dan lebih tampak nyata. 3. Agar terdapat sebuah Alarm padapintu.

30 59 4. Kabel-kabel yang dipakai dalam mendukung terciptanya fitur diharapkan dapat tersusun lebih rapi. 5. Pada penelitian selanjutnya diharapkan penulis dapat memberbaiki segala kekurangan dari penelitian ini.