RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN SENSOR PASSIVE INFRARED RECEIVER (PIR), SENSOR GAS MQ-7, DAN LIMIT SWITCH BERBASIS ARDUINO MEGA

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN SENSOR PASSIVE INFRARED RECEIVER (PIR), SENSOR GAS MQ-7, DAN LIMIT SWITCH BERBASIS ARDUINO MEGA 2560 LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan Oleh JESICA EKA FRANINTA BARUS NIM : SELVY ARDIANTI NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNKIASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 KATA PENGANTAR Rasa syukur penulis ucapkan kepada Khadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan penelitian dengan judul Rancang bangun sistem pengamanan rumah menggunakan sensor PIR, gas MQ-7, dan Limit Switch berbasis Arduino Mega Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan penelitian tidak akan terselesaikan tanpa adanya bantuan dan bimbingan dari beberapa pihak. Untuk itu sudah sepantasnya apabila dalam kesempatan ini dengan penuh rasa kerendahan hati penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besrnya kepada : 1. Direktur Politeknik Negeri Medan, Bapak M. Syahruddin, S.T 2. Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, Bapak Junaidi S.T, M.T 3. Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan, Bapak Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng 4. Dosen pembimbing, Ibu Afritha Amelia, S.T, M.T 5. Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan, Bapak Wiwinta Sutrisno, S.T,M.T 6. Dosen Wali Kelas TK-6D, Bapak Indrayadi,S.T, M.T 7. Seluruh Staf Pengajar Politeknik Negeri Medan khususnya Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi 8. Rekan rekan TK-6D, TK-6A, TK-6B, dan TK-6C angkatan 2011, yang telah banyak memberikan dukungan kepada penulis. 9. Teristimewa orangtua dan seluruh keluarga penulis yang telah memberikan dorongan moral, baik material maupun spiritual dalam segala hal demi kemajuan masa depan penulis. ii

3 Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberi Karunia dan rahmat-nya kepada pihak-pihak yang telah membantu penelitian ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki keterbatasan dalam segala hal sehingga banyak kekurangan dalam penyusunannya. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan laporan tugas akhir ini. Penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya. Medan, 19 Agustus 2014 Hormat kami, Penulis ii

4 ABSTRAK Sistem pengamanan merupakan hal yang sangat penting dan diinginkan oleh setiap orang, salah satu diantaranya adalah sistem pengamanan rumah. Faktanya banyak rumah yang kedatangan pencuri tanpa diketahui oleh pemiliknya. Untuk itu diperlukanlah sistem keamanan yang dapat memberikan peringatan melalui pengiriman sms dan alarm apabila ada sesuatu yang mencurigakan. Sistem pengamanan pada pintu rumah dapat dilakukan dengan menggunakan alat elektronik sebagai pengganti sistem pengamanan kunci konvensional. Alat pengamanan pintu ini dirancang dengan menggunakan Driver Motor dan memanfaatkan Mikrokontroller Arduino Mega 2560 sebagai pengendali utama dimana keypad berfungsi sebagai alat input kode password. Sensor yang digunakan pada sistem pengamanan rumah adalah sensor passive Infrared Receiver (PIR), sensor gas MQ-7, dan limit switch. Jika ada objek yang terdeteksi olehnya maka akan menghasilkan tegangan input pada Arduino Mega 2560 dan kemudian akan mengaktifkan beban berupa alarm dan pengirimkan sms ke Hp user. Dengan menggunakan komponen-komponen tersebut dihasilkan sebuah alat yang dapat memberikan informasi melalui bunyi dan pengiriman sms ke Hp user jika ada gerakan yang terdeteksi oleh sensor tersebut. Kata kunci : mikrokontroller Arduino Mega 2560, Sensor PIR, Limit Switch v

5 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii ABSTRAK... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR ISTILAH (SINGKATAN)... xiv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian Sistematika Penulisan Metode Perancangan... 7 vi

6 BAB 2 DASAR TEORI Arduino Arduino Secara Software Arduino Secara Hardware Kelebihan Arduino Arduino Mega Deskripsi Bagian-bagian dari Arduino Mega Memori Komunikasi Instruksi Pemograman Deskripsi Bahasa Basic Variabel dan Tipe Data Konstanta Variabel Konstan Lingkup Variabel Aturan penamaan variabel Operator Operator Input dan Output pada basic Keypad Cara Kerja Keypad Liquid Cristal Display vii

7 2.4.1 Material LCD Pengendali LCD Register control yang terdapat dalam suatu LCD Pin control dalam LCD Limit Switch Cara Kerja Limit Switch Push Button Cara Kerja Push Button Sensor Passive Infrared Receiver Cara Kerja Sensor PIR Sensor MQ Buzzer Komunikasi Serial Komunikasi Serial RS Moedem Wavecom BAB 3 METODE DESAIN Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras Rangkaian Sensor PIR Rangkaian Sensor GAS MQ Rangkaian Sensor Limit Switch Rangkaian Keypad 4 x Rangkaian Arduino Mega viii

8 3.2.6 Rangkaian Alarm Rangkaian LCD Rangkaian Driver Motor DC Perancangan Perangkat Lunak (Software) Algoritma Program Flowchart Program Program Arduino BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian dan analisa rangkaian Pengujian pada papan Arduino Mega Pengujian pada program Arduino Mega Pengujian Keypad 4X Pengujian LCD 16X Pengujian Rangkaian Driver Motor DC Pengujian pada Limit Switch Pengujian pada tombol Push Button Pengujian sensor PIR Pengujian pada sensor MQ Pengujian pada Komunikasi RS Pengujian pada Buzzer Pengujian kirim SMS menggunakan HP USER Deskripsi pengujian keseluruhan viiii

9 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ixi

10 DAFTAR GAMBAR GAMBAR JUDUL HALAMAN 2.1 Tampilan Arduino Mega Keypad Sket keypad 4X LCD 2X Limit Switch Bentuk Push Button Prinsip kerja push button Sensor PIR Bentuk Sensor MQ-7 dan konfigurasi pin Rangkaian Sensor MQ Simbol Buzzer Bentuk Buzzer Asinkron Format pengiriman data Format pengiriman data Asinkron ( ) Format pengiriman data Asinkron Modem Wavecom Blok Diagram Sistem Keseluruhan Rangkaian Sensor PIR Rangkaian Sensor MQ Rangkaian Sensor Limit Switch... 50

11 3.5 Rangkain Keypad 4x Rangkain Arduino Mega Rangkaian Buzzer Rangkaian LCD 16x Rangkaian Driver Motor DC Rangkaian Push Button Flowchart Sistem Pengujian Papan Arduino Pengujian Program Arduino Tampilan Program pada LCD Hasil Pengujian SMS dan HP USER... 77

12 DAFTAR TABEL TABEL JUDUL HALAMAN 2.1 Spesifikasi Arduino Mega Tipe Data Operator yang Tergolong sebagai operator Aritmatika Pengujian Keypad 4 x Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor DC Pengujian Limit Switch Hasil Pengukuran Rangkaian Push Button Pengukuran Jarak Passive Infrared(PIR Pengukuran Rangkaian Buzzer... 76

13 DAFTAR ISTILAH 1. Camera circuit closed television ( CCTV) 2. Sensor Passive Infrared Receiver ( PIR ) 3. Short Message Service (SMS) 4. Universal Serial Bus (USB) 5. Integrated Development Environment (IDE) 6. Normally Open (NO) 7. Normally Close (NC) 8. Karbon Monoksida (CO) 9. Direct Current (DC) 10. Industry Association and Telecomunication Industry Association (EIA/TIA) 11. Data Terminala Equipmant (DTE) 12. Data Circuit-Terminal Equipment (DCE) 13. Bit per Second (BPS) 14. Character per Second (CPS) 15. General Packet Radio Service (GPRS) 16. Global System For Mobile communication (GSM) 17. Display Data Random Access Memory (DDRAM) 18. Character Generator Random Access Memory (CGRAM) 19. Character Generator Read Only Memory (CGROM) 20. Serial Peripheral Interface (SPI) 21. Personal Computer (PC) 22. Private Automatic Branch exchange (PABX) 23. Analog Digital Converter (ADC) 24. Liquid Petroleum Gas (LPG)

14 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Saat ini, perkembangan Ilmu pengetahuan Teknologi terjadi dalam berbagai aspek kehidupan. Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi ini telah mendorong manusia untuk berusaha mengatasi segala permasalahan yang timbul disekitarnya, termasuk dalam hal pengamanan, dimana sering terjadi kasus pencurian dan kebakaran seperti dirumah, ditoko dan tempat lainnya. Sistem pengaman yang sering digunakan adalah kamera circuit closed television (CCTV), tetapi penggunaan kamera CCTV jika ditinjau dari segi harga lebih mahal, dan biasanya digunakan untuk aktivitas yang padat seperti di mall, toko, dan kantor, sehingga sangat jarang digunakan sebagai sistem pengamanan dirumah-rumah. Pada saat ini pengamanan rumah seperti pintu, lemari, dan lainnya masih menggunakan sistem penguncian manual, yaitu dengan menggunakan kunci konvensional. Penggunaan kunci konvensional kurang praktis pada zaman sekarang, karena pemilik rumah harus membawa kunci tersebut jika berpergian dan kadang kala pemilik rumah kehilangan kunci. Ditinjau dari Tugas akhir senior-senior sebelumnya kami mengembangkanya menjadi sistem yang lebih menjamin kepuasan pelanggan. Pertama Dikutip dari Tugas Akhir (Elprida Sidabutar dan Novricona Banjarnaho, 2013) mengangkat judul tetang Perancangan dan pembuatan sistem pengaman rumah dengan menggunakan sensor PIR berbasis Mikrokontroller Atmega Mereka hanya menggunakan satu sensor yaitu sensor PIR berbasis

15 2 Mikrokontroller ATMega Sensor passive Infrared (PIR) yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infrared, jika ada objek yang terdeteksi olehnya maka akan menghasilkan tegangan input pada IC Mikrokontroller ATMega 8535 yang kemudian mengolah data tersebut melalui program. Reaksi tersebut akan mengaktifkan beban berupa alarm dan lampu peringatan. Kedua, dikutip dari Tugas Akhir ( Anggun Rahmadani Prativi dan Rafika Napitupulu, 2013) mengangkat judul tentang Rancang bangun sistem keamanan pintu dengan menggunakan RFID berbasis mikrokontroller AT89S52 mereka mengunakan tag RFID dan keypad, dimana tiap tag RFID memiliki kode yang berbeda-beda dan dari kode itu dimasukkan ke program. Tag RFID ini sebagai tanda pengenal dan keypad sebagai alat untuk memasukkan password yang mereka miliki. Berbeda dengan judul yang kami angkat tentang Rancang bangun sistem pengamanan rumah menggunakan sensor PIR, Sensor gas MQ-7, dan Limit switch berbasis Arduino Mega Menggunakan tiga sensor untuk pengamanan rumah satu diantaranya yaitu limit switch untuk pengaman pintu. Sensor PIR mendeteksi adanya gerakan, jika ada gerakan maka akan menghasilkan tegangan input ke Arduino Mega 2560, kemudian menyalakan alarm dan mengirim informasi ke Hp user via sms menggunakan modem. Sensor gas untuk mendeteksi adanya kebocoran gas dirumah, jika ada kebocoran gas maka Arduino Mega 2560 akan menyalakan alarm dan mengirim informasi ke Hp user via sms menggunakan modem. Keypad untuk mengakses pintu rumah menggunakan password, kemudian Arduino Mega 2560 akan membuka pintu dengan cara menggerakkan motor jika password benar dan mengirimkan

16 3 informasi via sms ke Hp user. Limit switch mendeteksi kondisi apakah pintu terbuka atau tertutup, jika pintu terbuka tanpa melalui akses kontrol, maka alarm akan menyala dan Arduino Mega 2560 akan mengirim informasi ke Hp user via sms menggunakan modem. Sistem ini memiliki kelebihan dari sistem yang sebelumnya, yaitu menggunakan Hp user untuk mengirim informasi via Short Message Service(SMS)menggunakan modem. User juga dapat mengontrol alarm, membuka pintu dan merubah password dengan menggunakan sms dari Hp user. Selain itu kami juga menggunakan Arduino Mega 2560 untuk pengendali utama sistem. Sebelum membahas tentang Arduino Mega 2560, kami menjelaskan terlebih dahulu kelebihan dari Arduino yaitu Arduino tidak perlu chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer, sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/rs232 bisa menggunakannya, bahasa pemrograman yang digunakan relatif mudah yaitu bahasa pemrograman C dan software arduino yang dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap. Arduino Mega 2560 adalah seri yang cukup memadai untuk melakukan berbagai keperluan pengendalian. Arduino ini dimotori dengan chip ATMega 2560 yang memiliki 54 I/O pin dengan 16 diantaranya adalah analog pin. Arduino Mega 2560 memiliki kapasitas flash memori sebesar 256kb. Selain itu, Arduino Mega 2560 juga mempunyai 3 jalur komunikasi serial, yang akan sangat berguna untuk mengendalikan berbagai sensor atau aktuator yang butuh komunikasi serial.

17 4 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana merancang dan membuat sistem pengamanan rumah yang menggunakan sensor PIR, sensor gas MQ-7, dan Limit Switch. 2. Bagaimana merancang dan membuat sistem pengamanan pintu rumah menggunakan kode password yang dimasukkan ke keypad dapat terdeteksi dan terbaca oleh Arduino Mega Bagaimana cara kerja sensor dalam mendeteksi adanya gerakan dan kebocoran gas. 4. Bagaiaman cara kerja rangkaian Arduino Mega 2560 ke SMS user. 1.3 Batasan Masalah Dalam penelitian ini pembahasan masalah dimaksudkan untuk memfokuskan permasalahan yang akan dibahas, selain itu dengan mengingat akan keterbatasan waktu, biaya maupun kemampuan yang dimiliki oleh penulis. Penelitian ini akan dibatasi pada hal-hal berikut : 1. Dalam hal ini hanya akan dibahas mengenai konsep pengamanan rumah dengan sensor PIR, sensor Gas MQ-7, danlimit Switch. 2. Penggunaan mikrokontroller hanya sebatas pada Arduino Mega Hp user hanya untuk menerima informasi, mengatur kode password, membuka pintu dan mengatur alarm. 4. Bahasa pemrograman yang digunakan hanya bahasa pemrograman C.

18 5 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari pembuatan proyek ini adalah : 1. Untuk merancang dan membuat sistem pengamanan rumah menggunakan sensor dan pengaman pintu dengan menggunakan kode password yang mengirimkan informasi ke Hp user berbasis Arduino Mega Untuk mengetahui dan memahami bagaimana membuat program rangkaian pengendali Arduino Mega Alat ini diharapkan dapat memperketat keamanan di rumah. 1.5 Manfaat Penelitian Proyek ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Dapat dibuat sistem pengaman rumah dengan menggunakan sensor Gas, sensor PIR, dan Limit Switch. 2. Dapat dibuat sistem pengaman pintu dengan menggunakan kode password pada keypad. 3. Dapat memaparkan data kerja dari masing-masing sensor. 4. Memudahkan pemilik rumah untuk menjaga keamanan rumah dan mempermudah pemilik agar tidak membawa kunci konvensional lagi. 1.6 Metode Penelitian Dalam Penelitian ini, penulis merancang tahapan-tahapan sebagai berikut : 1. Studi Literatur Dilakukan studi literatur dan studi pustaka untuk mempelajari teori-teori yang dibutuhkan dalam pembuatan Tugas Akhir.

19 6 2. Pengumpulan Data Tahapan untuk melakukan pengumpulan data dan informasi pendukung berupa buku-buku dan informasi pendukung lainnya. 3. Merancang Alat dan Sistem Tahapan untuk melakukan rancangan alat dan sistem meliputi perancangan sistem berupa hardware dan software. 4. Menguji dan menganalisa Menguji dan menganalisa dilakukan untuk mengetahui apakah alat bekerja dengan baik atau tidak. 5. Penyusunan Laporan Pada tahap ini dilakukan pendokumentasian hasil perancangan dan sitem. 1.7 Sistematika Penulisan Sistem penulisan penelitian ini disajikan kedalam bentuk terstruktur dan sistematika sehingga mempermudah pembaca untuk memahami penelitian ini. Adapaun sitematika penulisan penelitian ini sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Merupakan pendahuluan yang menguraikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Membahas tentang semua komponen-komponen yang digunakan dalam sistem pengamanan rumah. Diantaranya adalah pengertian Arduino Mega 2560, sensor PIR, sensor MQ-7, dan sensor Limit switch.

20 7 BAB III PERANCANGAN Berisikan tentang langkah-langkah perancangan dan pembuatan rangkaian mulai dari blok diagram hingga merancang dan membuat mekanik dari perangkat keras sitem. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Bab ini berisi tentang hasil pengujian dan analisa sistem serta pembahasan prinsip kerja alat secara keseluruhan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang simpulan secara keseluruhan dari sistem yang telah direalisasikan dan saran agar sistem ini dapat dikembangkan menjadi lebih baik. 1.8 Metode Perancangan Metode perancangan yang digunakan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan Blok Diagram Pembuatan blok diagram yang disusun merupakan suatu kunci dasar menjalankan suatu program kerja dari rancangan. 2. Pemilihan Komponen Dalam pemilihan komponen yang akan diambil dalam hal ini adalah komponen yang sesuai dengan kebutuhan dalam pembuatan modul. 3. Peralatan yang digunakan Pada perancangan dan pembuatan proyek yang akan dikerjakan dibutuhkan peralatan dan komponen yang benar-benar baik dan efisien sesuai dengan fungsinya.

21 8 4. Pengujian Komponen Pengujian komponen sangatlah penting dalam pembuatan proyek yang akan dibuat. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah fungsi dari komponen yang akan digunakan baik atau tidak. 5. Pengujian Rangkaian pada protoboard Pengujian rangkaian di protoboard dilakukan sebagai simulasi rangkaian dari komponen sebelum dipasang di papan PCB. 6. Realisasi Rancangan Setelah pengujian rangkaian pada protoboard selesai, komponen dipasang pada PCB. Setelah semua terpasang dengan benar maka dilakukan pengujian sistem. 7. Tahap akhir Semua rangkaian yang telah diuji dan berjalan dengan baik sesuai dengan sistemnya masing-masing, maka dilakukan tahap akhir yang membantu tampilan alat menjadi lebih baik sesuai dengan yang diharapkan.