BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Gambaran Umum Sistem Bab ini akan membahas tentang perancangan sistem yang digunakan dari alat sistem keamanan rumah. Dalam membuat suatu sistem harus dilakukan analisa mengenai sistem yang akan dirancang. Pembuatan alat sistem keamanan rumah akan membahas perancangan awal dimulai dari menentukan jenis sensor dan microcontroller yang digunakan dan menentukan input dan output sebgai human interface. Perancangan selanjutnya adalah mengenai hardware dari alat sistem keamanan rumah. Penulis membahas tentang bagaimana sensor itu mendeteksi, pengambilan gambar oleh kamera, penyimpanan data, alarm buzzer, daya yang dibutuhkan oleh alat dan pengiriman informasi sampai ke user. Perancangan terakhir adalah perangcangan perangkat lunak (software), perangkat lunak meliputi tentang flowchart sistem secara garis besar dan flowchart sistem secara terperinci. Berikut adalah bagian bagian pada sistem keamanan rumah : Sensor PIR digunakan untuk mendeteksi gerakan didalam ruangan diwilayah cakupan sensor. Sensor ini telah terkalibrasi dengan potentiometer untuk menentukan jarak (distance) dan waktu tunda (delay time) yang harus dikalibrasi ferungsu untuk menentukan cakupan wilayah kerja sensor dan delay time. Hasil yang didapat akan selanjutnya diproses oleh microcontroller. 46

2 47 Microcontroller berfungsi untuk membaca data dari sensor PIR yang tiap kali mendeteksi adanya gerakan. Dari input sensor tersebut maka kamera, buzzer, dan GSM modul sebagai pengirim informasi diproses didalam microcontroller. Modul kamera serial digunakan untuk pengambilan gambar ketika sensor pir mendeteksi gerakan cakupan kerjanya. Buzzer modul berfungsi untuk memberikan peringatan berupa suara yang tidak nyaman untuk di dengar manusia. Penyimpanan data hasil tangkapan kamera diproses oleh microcontroller kemudian disimpan oleh SD-card. Kapasitas yang dimiliki sebesar 2GB (Giga Byte). Format gambar yang disimpan dalam memori card memiliki format.jpeg. Modem Simcom 900 digunakan untuk mengirimkan informasi berupa SMS (Short Messaging Service)tiap kalli sensor medeteksi suatu gerakan. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Perancangan prangkat keras pada penelitian ini akan membahas tentang perancangan sistem keamanan rumah yang dapat memonitoring suatu ruangan pada saat rumah tidak berpenghuni. Sistem keamanan rumah ini mampu memberikan informasi yang cepat ke user ( pemilik rumah). Dalam perancangan tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bagian yaitu :

3 48 1. Rangkaian modul sensor. 2. Rangkaian modul kamera. 3. Rangkaian modul buzzer. 4. Rangkaian modul SD-card. Proses sistem dimulai dengan mengambil nilai dari sensor PIR yang berguna uuntuk mengetahui adanya gerakan pada wilayah kerjanya. Kaera nilai input digital maka menggunakan pin digital, kemudian microcontroller mengolah data dari sensor PIR. Setiap terjadi perubahan pada wilayah kerja sensor, maka sensor memberikan nilai unutk diproses. Kemudian proses selanjutnya kamera akan mengambil gambar jika mendapat perintah dari microcontroller yang hasilnya akan disimpan dalam SD-card, dan buzzer pun diperintahkan untuk menyala, kemudian GSM modul mengirimkan informasil berupa SMS ke pemilik rumah Diagram Blok Sistem Gambar Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

4 49 Keterangan Blok Diagram gambar sistem secara keseluruhan adalah sebagai berikut : Sub sistem primer dan sub sistem sekunder berkomunikasi dengan cara jumper data. Sub sistem sekunder mengirimkan data ke sub sistem primer. Gambar Diagram Blok Sub Sistem Primer Keterangan blok diagram gambar sub sistem primer adalah sebagai berikut : Input sensor PIR berfungsi untuk memberikan perintah ke microcontroller kemudian dari microcontroller menginstruksikan modul buzzer dan GSM modul untuk memberikan informasi berupa SMS jika sensor mendeteksi adanya gerakan di wilayah kerja sensor.

5 50 Gambar Diagram Blok Sub Sistem Sekunder Keterangan blok diagram gambar sub sistem sekunder adalah sebagai berikut: Sensor PIR memberi input untuk diproses oleh microcontroller. Setelah diproses serial kamera mengambil gambar yang disimpan oleh SD card dan RTC sebagai pengaturan waktu, tanggal, tahun secara real time ( waktu sesungguhnya ) Modul modul Sistem dan Cara Kerja Rangkaian Controller Sistem Pada gambar rangkaian Arduino Uno digunakan sebagai pengendali dari komponen komponen lainnya. Arduino Uno mencakup pengontrolan microcontroller, sensor PIR, GSM modul, serial kamera, buzzer, dan SD card menjadi satu modul pengontrol.

6 51 Gambar Board Arduino Uno Pada pembuatan alat pemantau kemanan rumah ini digunakan mikrokontroller ATmega328. Mikrokontroller ini merupakan mikrokontroller keluaran dari atmel yang memiliki arsitektur RICS. ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data, sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Mikrokontroller ini memiliki 14 pin input/output digital, dimana 6 dapat digunakan sebagai keluaran PWM, 6 masukan analog, sebuah resonator onboard, tombol reset, dan lubang header pin tengah. Sebuah 6 pin header dapat dihubungkan ke kabel FTDI untuk berkomunikasi dengan board. Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur anatara lain: 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz

7 52 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader Memiliki Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. Memiliki Static Random Access Memory (SRAM) sebesar 2KB. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin, 6 diantaranya (Pulse Width Modulation) output Master / Slave SPI Serial interface ( SK%20bab%202.pdf)

8 53 Gambar arsitektur ATMega328 Gambar Konfigurasi Pin ATMega328

9 54 Fungsi dari pin-pin tersebut adalah sebagai berikut : Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB FTD ke TTL chip serial. Interrupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasian untuk trigger sebuah interrupt pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. PWM : 3,5,6,9,10 dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogwrite(). SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino. LED : 13. Pin ini dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin ini bernilai High maka LED hidup, ketika pin Low maka LED mati. Analog : 14, 15, 16, 17, 18, 19. Pin change interrupt. ADC : 23, 24, 25, 26, 27, 28. Pin ADC input channel Rangkaian Sensor PIR Motion Detector Sistem modular ini memiliki dua buah sensor dengan tipe yang sama yaitu sensor PIR motion. sensor ini mempunyai potensio meter untuk melakukan kalibrasi distance dan delay time. Modul sensor ini memudahkan untuk digunakan, harga yang

10 55 terjangkau. Sensor ini membutuhkan 100uA 150uA dan kondisi tegangan 3Volt 5Volt untuk beroperasi, mempunyai akurasi 0,1 6 meter dengan kemampuan untuk berkerja pada suhu C hingga 70 0 C. selain itu, modul sensor ini juga memiliki working wave length 7um 14um dan sudut cakupan Sensor ini akan terhubung dengan pin input digital yang ada pada board Arduino Uno. Berikut adalah gambar skematik tentang bagian microcontroller yang terhubung dengan sensor. Gambar PIR motion sensor SIG (signal) NC (Not Connect) VCC GND(Ground)

11 SD Card Modul Dalam sistem ini terdapat fitur data logger, yaitu fitur yang berfungsi sebagai penyimpanan semua data data dari kamera yang telah terintegrasi dengan SD card dan Arduino Uno. Sehingga penulisan data data yang dihasilkan dapat langsung tersimpan, dan dalam sistem pemanantau keamanan rumah ini data yang disimpan memiliki format.jpeg. SD card memiliki beberapa format file system diantaranya adalah : NTFS FAT FAT 32 (default) Ex FAT Dari beberapa format file system yang dimiliki oleh memory card penulis menggunakan format standart yang digunakan yaitu FAT 32. Gambar Konfigurasi Pin SD Card ke Arduino Uno

12 57 Gambar Modul SD Card Real Time Clock (RTC) RTC adalah jenis pewaktu yang bekerja berdasarkan waktu yang sebenarnya atau dengan kata lain berdasarkan waktu yang ada pada jam kita. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start) dan pada waktu berhenti (stop). Dalam sistem yang dibuat fitur RTC sendiri sudah terintegrasi dengan Arduino Uno dengan konfigurasi menggunakan perintah (pemprograman) yang sudah dibuat(open source). Modul RTC yang kami gunakan yaitu Real Time Clock yang memiliki sistem modular, modul RTC ini dapat bekerja hingga 9 tahun (secara teori dapat bekerja selama 17 tahun) tanpa bantuan external power 5Volt. RTC DS1307 ini diakses melalui protocol I2C. Spesifikasi dari modul RTC : Two wire I2C interface Hour : Minutes : Seconds AM/PM

13 58 Setting waktu Day Month, Date - Year Akurasi penanggalan hingga tahun 2100 Catu daya tambahan 1Hz output pin Gambar Real Time Clock DS Serial Modul Modul serial yang sistem gunakan, menggunakan modul serial rs232 to ttl, modul serial ini digunakan untuk mengirimkan data-data dari inputan sensor yang di pakai ke modem GSM, sehingga data-data tersebut dapat dikirim menggunakan SMS ke Handphone User mengkonversi RS232 ke TTL dan sebaliknya (TX dan RX). Ini akan memungkinkan mikrokontroler untuk berkomunikasi dengan komputer. Shifter SMD didukung dari aplikasi target dan

14 59 dapat berjalan pada tegangan apapun! Itu benar - kekuatan dewan di 5V dan unit akan mengkonversi RS232 ke TTL 5V. Daya pada forum di 2.8V dan dewan Shifter akan mengkonversi RS232 ke 2.8V CMOS TTL. Termasuk LED indikator dua untuk TX dan RX. Berjalan dari 300bps sampai bps. Gambar skematik modul serial dengan RS-232 Gambar modul komunikasi serial menggunakan DB-9

15 Serial Kamera Modul serial kamera yang penulis gunakan dalam perancangan ini adalah Grove Serial Camera. Modul kamera ini digunakan untuk mengambil data berupa foto yang disimpan didalam SD card yang memiliki format.jpeg. Cara kerja modul kamera, menggunakan sejumlah pin di board Arduino Uno, pin yang digunakan adalah GND (ground), VCC, TX(transmits data), RX(receiver data). Rubah serial receive buffer ( standar 64 bytes) ke 128bytes karena dapat menghemat 100 bytes dari kapasitas memory RAM ATMega Perancangan Piranti Lunak Perangkat sistem pengamanan rumah yang penulis buat ini menggunakan satu buah program yaitu pada pemprograman unuk microcontroller menggunakan framework yang telah disediakan oleh developer-nya. Ditahap pembuatan program ini penulis menggunakan software yang dikeluarkan oleh Arduino. Software ini memiliki fitur serial monitor dalam framework-nya. Untuk flowchart di microcontroller penulis membaginya dalam beberapa bagian yaitu :

16 Diagram Alir Program Utama Gambar Flowchart Sistem Secara Keseluruhan Pada gambar dapat dilihat diagram alir sistem utama yang dilakukan oleh sistem pemantau keamanan rumah. Sebagai microcontroller, ATMega328 merupakan otak dari sistem tersebut. Proses awal yang dilakukan adalah inisialisasi kemudian berlanjut ke cek SMS dan cek sistem.

17 Diagram diagram Alir Rutin Pendukung Gambar Flowchart Sistem Cek SMS Di dalam flowchart pengecekan SMS, pada gambar proses pengecekan SMS mulai dari inisialisasi kemudian langsung mengecek apakah ada SMS masuk dari user, Jika ternyata SMS yang masuk adalah ON, maka sistem akan memberikan nilai ke variabel Sistem = 1. Jika SMS yang masuk ternyata adalah OF maka sistem akan memberikan nilai variabel Sistem = 0. Dan jika SMS yang masuk adalah BUZZER OFF maka sistem akan mematikan alarm buzzer.

18 63 Gambar flowchart Cek sistem Pada gambar Pada gambar Flowchart Cek Sistem sistem akan kembali mengecek apakah variabel sistem bernilai 1, jika ya dia aka mengecek sensor PIR 1 apakah dalam keadaan HIGH jika ya modull akan mengirim SMS berupa PIR 1 Detect, lalu sistem akan mengecek sensor PIR 2 apakah dalam keadaan HIGH jika ya maka kamera akan mengambi gambar dan modul akan mengirimkan SMS PIR 2 Detect. Dan apabila kedua sensor tersebut bernilai HIGH sistem akan menyalakan alarm buzzer dan modul mengirimkan SMS berupa Buzzer menyala. Buzzer akan terus menyala hingga user mengirimkan sms BUZZER OFF.