Model Sistem Keamanan Kendaraan Menggunakan Smartphone Android dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler ATMega328. Abstrak

Transkripsi

1 Model Sistem Keamanan Kendaraan Menggunakan Smartphone Android dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Faizal Kurniawan P., Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardhienata, Andi Chairunnas, S.Kom, M.Pd faizal.pratama42@gmail.com Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Abstrak Kasus pencurian kendaraan bermotor seringkali terjadi, berdasarkan data yang dihimpun CNN Indonesia pada awal tahun 2015 menunjukkan bahwa kasus-kasus pencurian kerap terjadi di Jakarta sepanjang Tindak kriminal pencurian kendaraan bermotor terjadi karena masih kurangnya sistem keamanan kendaraan yang efektif, cenderung masih menggunakan sistem keamanan dengan kunci ganda. Selain itu kurangnya pengawasan dari pemilik kendaraan menjadi faktor sering terjadinya kasus pencurian. Dengan dibuatnya sistem keamanan kendaraan ini diharapkan kendaraan yang terparkir dapat dimonitor dan dikontrol dengan menggunakan smartphone android yang terintegrasi dengan mikrokontroler, dimana nantinya kendaraan yang terparkir di depan rumah dapat dimonitor oleh aplikasi android. Sistem keamanan kendaraan ini bekerja berdasarkan inputan berupa ultrasonik yang diproses melalui mikrokontroler Atmega328 yang dapat dimonitor oleh aplikasi android, bila kendaraan bergerak keluar tanpa sepengetahuan pemilik kendaraan maka sistem keamanan akan memberi alert atau peringatan melalui aplikasi android dengan komunikasi bluetooth. sehingga pemilik kendaraan dapat menghentikan laju kendaraan yang dicuri dengan hanya mengklik button pada aplikasi android yang terhubung pada perangkat relay yang dipasangkan di kendaraan. Arduino IDE sebagai perangkat lunak penghubung antara program yang akan diupload ke mikrokontroler ATMega328 dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Kata Kunci : Sistem Keamanan, Smartphone Android, Sensor Ultrasonik, ATMega Pendahuluan Kemajuan teknologi mendorong pola hidup masyarakat yang cenderung semakin praktis hal tersebut juga dirasakan dengan semakin meningkatnya alat transportasi, baik kendaraan roda empat maupun kendaraan roda dua. Hal ini mempengaruhi tindak kriminalitas yang akan turut meningkat seperti kasus pencurian kendaraan bermotor yang seringkali terjadi. Berdasarkan data yang dihimpun CNN Indonesia pada awal tahun 2015 menunjukkan bahwa kasus-kasus pencurian kerap terjadi di Jakarta sepanjang Tindak kriminal pencurian kendaraan bermotor terjadi karena masih kurangnya sistem keamanan kendaraan yang efektif, cenderung masih menggunakan sistem keamanan dengan kunci ganda. Selain itu kurangnya pengawasan dari pemilik kendaraan menjadi faktor sering terjadinya kasus pencurian. Kelebihan yang dimiliki oleh sistem keamanan ini, kendaraan terparkir dapat dimonitor dan dikontrol dengan 1

2 menggunakan smartphone android yang terintegrasi dengan mikrokontroler, dimana nantinya kendaraan yang terparkir di depan rumah dapat dimonitor oleh aplikasi android dan bila terjadi kehilangan pada kendaraan maka sistem keamanan akan memberi alert atau peringatan melalui aplikasi android dengan komunikasi bluetooth, sehingga pemilik kendaraan dapat menghentikan laju kendaraan yang dicuri dengan hanya mengklik button pada aplikasi android. Dari identifikasi permasalahan diatas maka penulis memiliki maksud dan tujuan, Sebagai Berikut : 1. membuat model sistem keamanan kendaraan menggunakan smartphone android dan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler ATMega Membuat sebuah sistem kendali perangkat elektronika yang dapat diremote melalui serial komunikasi bluetooth. Untuk lebih terarah, perlu kiranya dibuat batasan masalah. Adapun ruang lingkup penelitian ini meliputi model sistem parkir kendaraan diimplementasi menggunakan modul mikrokontroler ATMega328, IC ATMega 16U2 Arduino UNO R3. Model sistem kendaraan diimplementasi menggunakan modul mikrokontroler ATMega328, IC CH340 Arduino UNO. Pembuatan aplikasi monitoring dan kendali perangkat kendaraan menggunakan Android Builder APP INVENTOR. Fitur-fitur yang dapat dikontrol oleh aplikasi android adalah monitoring sistem parkir dan stop engine pada sistem kendaraan. Bluetooth HC pada sistem parkir dan sistem kendaraan hanya dapat pairing dengan satu smartphone. Aplikasi sistem keamanan kendaraan pada smartphone android hanya dapat satu kali eksekusi program selain itu pada penerapan sistem keamanan kendaraan, smartphone android yang digunakan berjumlah dua, yaitu untuk memonitor serta mengendalikan kendaraan dan untuk notifikasi alert jika kendaraan bergerak keluar dari sistem parkir. Sistem Keamanan Sistem keamanan merupakan sebuah upaya yang dilakukan untuk mengamankan kinerja dan sumber daya. Penerapan sistem keamanan dalam kehidupan sehari-hari berguna sebagai penjaga sumber daya agar tidak digunakan, modifikasi, interupsi, dan diganggu oleh orang yang tidak berwenang. Android Android merupakan perangkat bergerak pada sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis linux. Komunikasi Serial Komunikasi serial adalah adalah komunikasi yang pengiriman datanya perbit secara berurutan dan bergantian. Komunikasi ini mempunyai suatu kelebihan yaitu hanya membutuhkan satu jalur dan kabel yang sedikit dibandingkan dengan komunikasi paralel. Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika yang di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori RAM, memori program, dan perlengkapan input output. yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. 2

3 Modul Bluetooth Modul Bluetooth HC adalah modul untuk membuat embedded project yang memiliki kemampuan berkomunikasi secara serial dengan protokol standar Bluetooth versi Metode Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Januari 2016 sampai Maret Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Workshop Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Bogor. Bahan penelitian : 1. Arduino Uno R3 (ATmega328) 2. Arduino Uno R3 (CH340G) 3. Sensor Ultrasonik SR Modul Bluetooth HC Modul Bluetooth HC Driver Motor L298N 7. Relay 1Channel 8. Gearbox Motor DC 9. Buzzer 10. Baterai Ni-Cd 1400mAh 9.6V Alur Sistem Sistem ini menggunakan dua Arduino UNO yang saling berkomunikasi dengan komunikasi serial melalui modul bluetooth HC05 dan HC06. Input sistem berupa ultrasonik yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor kendaraan pada sistem parkir. Kontrol sistem menggunakan Smartphone Android yang terintegrasi dengan Arduino UNO melalui komunikasi bluetooth dengan frekuensi ISM (Industrial Scientific Medical) 2,4Ghz. Output sistem yaitu saklar berupa modul relay pada sistem kendaraan. Sketsa alur sistem dapat dilihat pada gambar 1. Prinsip Kerja Sistem Sistem keamanan kendaraan ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan sebesar 9V ke modul microcontroller, kemudian indikator pada modul bluetooth dan LED pada sistem parkir akan aktif. Setelah indikator pada sistem parkir aktif, Aplikasi pada Smartphone Android mulai pairing dengan sistem parkir memonitor kendaraan yang terparkir pada sistem parkir, jika kendaraan bergerak keluar dari tempat parkir maka sistem parkir akan mengirimkan alert berupa alarm ke smartphone android melalui komunikasi bluetooth setelah menerima alert maka dengan otomatis smarphone akan pairing dengan sistem kendaraan yang telah terintegrasi dengan smartphone melalui bluetooth, selanjutnya untuk menghentikan laju kendaraan tekan button pada aplikasi smartphone maka smartphone akan mengirimkan kode acak melalui bluetooth, kemudian modul bluetooth pada sistem kendaraan menerima kode acak dan sistem kendaraan berhenti. Penerapan Perhitungan Pada Sistem Dalam membuat model sistem keamanan kendaraan ini menggunakan Perhitungan DTD (Digital To Distance) dan pengaturan kontrol PWM (Pulse Width Modulation) sebagai berikut : 3

4 1. Penerapan Perhitungan DTD (Digital To Distance) Sensor yang digunakan sebagai input adalah sensor ultrasonik SR-04 yang diimplementasikan pada sistem parkir kendaraan dengan output berupa besaran bunyi atau suara sehingga data yang di keluarkan oleh sensor ultrasonik harus melalui proses konversi sebelum data diproses oleh mikrokontroler, besaran bunyi yang diperoleh ultrasonik akan di konversi menggunakan perhitungan DTD (Digital to Distance) untuk memperoleh besaran jarak berupa cm (senti meter). Penerapan perhitungan DTD (Digital to Distance) pada sistem keamanan kendaraan ditunjukan pada gambar Penerapan Kontrol PWM (Pulse Width Modulation) Komponen penggerak roda yang diimplementasikan pada sistem kendaraan adalah motor DC, dimana untuk mengatur kecepatan putaran motor DC perlu diterapkan kontrol PWM (Pulse Width Modulation) yang berfungsi sebagai pengatur lebar pulsa (Duty Cycle) direpsentasikan dalam benttuk % (persentase) dengan range 0% sampai dengan 100%. Fitur PWM (Pulse Width Modulation) pada ATMega328 memiliki resolusi sebesar 8 bit = 2 8 jadi 100% dari PWM bernilai 256, dengan range Kondisi PWM yang diimplementasikan pada sistem kendaraan adalah lcepat =100%, cepat =75%, normal =50%, dan lambat =25% seperti yang ditunjukan pada gambar 3. Desain Mekanis 1. Penempatan komponen-komponen elektronik dibuat semaksimal mungkin untuk menghasilkan kinerja sistem yang optimal. 2. Massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin, karena itu model sistem parkir dan sasis sistem kendaraan dibuat dengan menggunakan bahan dasar akrilik. 3. Bentuk dan ukuran sistem parkir dan sistem kendaraan dibuat dengan bentuk persegi panjang untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal. Gambar 4. Desain Sistem Mekanik Pada Sistem Parkir 4

5 Perancangan hardware secara umum digambarkan pada diagram blok seperti pada gambar 5 dan gambar 6. Gambar 4. Desain Sistem Mekanik Pada Sistem Kendaraan Desain Elektrik Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian sistem keamanan kendaraan ini menggunakan dua sumber catu daya, seperti berikut : a. Sumber catu daya sebesar 9 VDC (baterai kotak) digunakan pada model sistem parkir kendaraan, dimana modul mikrokontroler sistem parkir bekerja pada arus 6 VDC selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masing-masing komponen. Tegangan yang masuk ke sensor ultrasonik dan modul bluetooth HC05 sebanyak 4,89 VDC. b. Sumber catu daya sebesar 9,7 VDC (baterai NiCd), digunakan pada model sistem kendaraan, dimana modul mikrokontroler sistem kendaraan bekerja pada arus 6 VDC selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masing-masing komponen. Tegangan yang masuk ke motor driver l298n dan relay sebanyak 9,6 VDC sedangkan tegangan yang masuk ke modul bluetooth HC06 sebanyak 4,89 VDC. Gambar 5. Diagram Blok Sistem Parkir Gambar 6. Diagram Blok Sistem Kendaraan 5

6 Perancangan skematik rangkaian dibuat untuk menunjukan rangkaian yang terhubung pada komponen sistem keamanan kendaraan mengacu pada penempatan port yang terkoneksi pada setiap bagian dari sistem, skematik rangkaian dibuat menggunakan perangkat lunak Fritzing, seperti yang ditunjukan pada gambar 7 dan gambar 8 berikut. Gambar 7. Skematik Rangkaian Sistem Parkir Gambar 8. Skematik Rangkaian Sistem Kendaraan Pembuatan perangkat lunak sistem dibagi menjadi 3 bagian, yaitu desain software pada sistem parkir, desain software pada sistem kendaraan, dan desain software pada aplikasi smartphone android. Berikut flowchart dari desain software pada microcontroller dan desain software pada aplikasi barcode scanner yang ditunjukan pada gambar 9. Gambar 9. Flowchart Sistem 6

7 3. Hasil Pembahasan Bagian utama pada model sistem parkir terdapat sensor ultrasonik yang terintegrasi dengan smartphone android yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor kendaraan yang terparkir. Aplikasi sistem keamanan kendaraan berfungsi untuk memonitor kendaraan yang terparkir serta memberikan alert jika kendaraan bergerak keluar dengan menelpon ke nomor yang sudah di program, selanjutnya aplikasi akan pairing otomatis dengan kendaraan dan dapat menghentikan laju kendaraan dengan mengklik button yang ada pada aplikasi android dengan cara mengirimkan data khusus ke sistem kendaraan melalui serial bluetooth. Gambar 10. Bagian Utama Sistem Parkir Pada bagian model sistem kendaraan terdapat modul mikrokontroler Arduino UNO R3 CH340 sebagai sistem pengolah data yang masuk ke dalam sistem kendaraan melalui serial bluetooth HC06 yang nantinya data dapat diakses oleh aplikasi android sebagai sistem stop engine pada kendaraan. Gambar 12. Aplikasi Sistem Keamanan Kendaraan Gambar 11. Bagian Model Sistem Kendaraan Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modul-modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memiliki performa serta fungsi yang sesuai dengan rancangan. 7

8 Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modul-modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memiliki performa serta fungsi yang sesuai dengan rancangan. Tabel 1. Pengujian Struktural No Komponen Sistem Dengan Keterangan Ultrasonik Pin 4 Trig dan Pin 5 Echo Arduino Bluetooth Pin 0 Rx dan Uno R3 Pin1 Tx 1 (Sistem Buzzer Pin 6 Parkir) LED1 LED2 Pin 2 LED1 dan Pin 3 LED2 2 Bluetooth Pin 0 Rx dan Arduino Pin1 Tx Uno R3 Motor Driver Pin (Sistem 2,3,4,5,6,7,8 Kendara Motor DC Motor Driver an) Relay Pin 12 2 Arduino LED1 LED2 Uno R3 (Sistem Kendara an) Pin 9 LED1 dan Pin 10 LED2 output tegangan yang dikeluarkan Arduino UNO dikonversi oleh IC regulator untuk menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan oleh komponen elektronik. Pada pengujian sensor ultrasonik dilakukan dengan cara memberikan tegangan 4V dan 0V ke Arduino UNO yang ada pada sistem parkir dan menghubungkan pin 4, pin 5, GND, dan VCC pada sensor ultrasonik. Setelah itu output tegangan dicek pada pin ultrasonik yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif multimeter. Tabel 3. Pengujian Sensor Ultrasonik Tegangan Arduino Input Tegangan Keterangan Ultrasonik 4V 3VDC Aktif 0V 0VDC Tidak Aktif Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan 4V dan 0V ke Arduino UNO dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data. Pada pengujian Arduino UNO R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 9V. Tabel 2. Pengujian Arduino Uno Tegangan Input Output Tegangan 5V 4 VDC 9V 4 VDC Dari pengujian tersebut tegangan input 5V berasal dari daya slot USB dan 9V berasal dari baterai. Output dari Arduino UNO mengeluarkan daya sebesar 4V dimana komponen elektronik seperti modul bluetooth dan sensor ultrasonik dapat bekerja dengan daya 3V sampai 5V, Gambar 12. Pengujian Tegangan Pada Relay Tabel 4. Pengujian Relay Tegangan Arduino Input Tegangan Keterangan Relay 4V 3VDC Aktif 0V 0VDC Tidak Aktif 8

9 a. Uji Coba Validasi Bluetooth Tanpa Penghalang Uji coba dilakukan dengan cara mempairing smartphone dengan modul bluetooth tanpa penghalang dengan jarak terdekat hingga jarak maksimal yang dapat dideteksi oleh bluetooth. Tabel 5. Uji Coba Validasi Tanpa Penghalang No Jarak (Meter) Status Waktu Penerimaan Data 1. 1 Terkoneksi 2,2 Detik 2. 2 Terkoneksi 2,8 Detik 3. 4 Terkoneksi 3,6 Detik 4. 6 Terkoneksi 3,9 Detik 5. 8 Terkoneksi 4,2 Detik Terkoneksi 4,5 Detik Terputus Tidak Merespon Rata-rata 3,02 a. Uji Coba Validasi Bluetooth Dengan Penghalang Uji coba dilakukan dengan penghalang berupa dinding dengan ketebalan dinding 12cm. Tabel 6. Uji Coba Validasi Bluetooth Dengan Penghalang No Jarak (Meter) Status Waktu Penerimaan Data 1. 1 Terkoneksi 2,4 Detik 2. 2 Terkoneksi 3,1 Detik 3. 4 Terkoneksi 3,8 Detik 4. 6 Terkoneksi 4,1 Detik 5. 8 Terkoneksi 4,5 Detik Terputus Tidak Merespon Terputus Tidak Merespon Rata-rata 3,58 4. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini, model sistem keamanan kendaraan menggunakan smartphone android dan sensor ultrasonik berbais mikrokontroler ATMega328, Sistem aplikasi pada smartphone dapat menerima inputan dengan dua kondisi yaitu kendaraan terparkir dan kendaraan tidak terparkir diteruskan dengan pairing ke sistem kendaraan untuk memproteksi kendaraan yang telah keluar dari sistem parkir. Jarak jangkauan koneksi modul bluetooth dan smartphone android dapat dicapai tanpa penghalang yaitu maksimal 10 meter dengan waktu respon 4,5 detik. Pada saat terhalang oleh dinding jarak maksimal 8 meter dengan waktu respon 4,5 detik. Output sistem berupa stop engine dimana kendaraan yang di akses oleh pihak yang tidak memiliki kewenangan dapat berhenti dengan menekan button pada smartphone android. Sistem keamanan kendaraan ini masih membutuhkan penyempurnaan agar sistem memiliki nilai fungsional yang kompleks. Beberapa saran yang dapat dikembangkan antara lain mekanisme keamanan sistem ini dapat dibuat lebih kompleks dengan mengganti modul bluetooth menjadi GSM shield atau Modem Wavecom yang berfungsi untuk menghentikan kendaraan dari jarak yang lebih jauh dari jangkauan modul bluetooth, Aplikasi android juga dapat dikembangkan dengan menambahkan GPS (Global Processing System) screen untuk melihat letak posisi dari kendaraan. Daftar Pustaka Agung, S & Imam, S & Rizal, I Simulasi Kunci Elektronik Terenkripsi Untuk Aplikasi Bluetooth Pada Telepon Selular, Universitas Diponegoro, Semarang. A. R Using a SR04 ( 13 Februari 2016). 9

10 Arif Sulaiman Arduino Mikrokontroler Pro ( elektronika.com 15 Januari 2016). Arif Zakariya Komunikasi Serial Mikrokontroler ( 13 Februari 2016). Beman, S & Steven, V & Liawatimena, S Perancangan Sistem Keamanan Sepeda Motor Dengan Sistem Sidik Jari. Skripsi. Program Studi S1 Teknik Komputer, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Binus, Jakarta. 10