BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Gambaran Umum Pengertian perancangan sistem adalah penggabungan beberapa rangkaian yang sudah ada ataupun membuat rangkaian menjadi satu sistem utuh yang difungsikan sebagai suatu sistem keamanan sebuah rumah yang ingin dihasilkan dari perangkat yang dibuat. Untuk mengetahui alur alat yang dibuat dapat dilihat pada blok diagram sistem pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Dalam tugas akhir ini ada beberapa input yaitu RFID, Keypad, Bluetooth, Photodioda Kartu, dan Magnetic door switch. Input-input tersebut yang akan memberikan parameter kepada kontroler yaitu Arduino Mega, yang kemudian parameter tersebut akan diolah menjadi beberapa output berupa Kunci Pintu (Solenoid Lock), SMS, LCD, Buzzer dan Lampu/Stop Kontak yang sesuai dengan program yang telah dibuat. Berikut merupakan fungsi dari masing-masing komponen : 36

2 37 a. RFID RFID disini terbagi menjadi 2 yaitu RFID Tag dan RFID card. RFID Card berfungsi sebagai kunci yang digunakan sebagai akses masuk ke dalam smart home yang ditempelkan pada RFID tag. RFID card ini juga digunakan untuk memberikan tanda pada photodioda kartu bahwa user berada di dalam rumah dengan meletakkan RFID card pada photodioda kartu. RFID tag berfungsi sebagai pendeteksi RFID card yang terdaftar di dalam sistem. Apabila RFID card yang di tag terdaftar dalam sistem, maka sistem akan memberikan perintah kepada Kunci Pintu (Solenoid Lock) untuk membuka pintu. Sebaliknya, apabila RFID card yang di tag tidak terdaftar, maka akan ada peringatan berupa tulisan pada layar LCD bahwa RFID card tidak terdaftar. b. Keypad Keypad berfungsi sebagai alternatif lain untuk masuk ke dalam smart home apabila user lupa membawa RFID card yang terdaftar atau RFID card yang terdaftar hilang. Tetapi apabila menggunakan keypad sebagai alternatif untuk masuk ke dalam smart home, maka sistem akan memberikan perintah ke modul GSM untuk mengirimkan SMS kepada user sebagai pemberitahuan bahwa akses masuk yang digunakan adalah menggunakan keypad. Hal ini diaplikasikan untuk mengantisipasi adanya orang lain selain user smart home yang menggunakan akses masuk selain RFID. c. Bluetooth Bluetooth digunakan sebagai media komunikasi wireless antara aplikasi pada smartphone dengan sistem smart home. User harus menggunakan aplikasi yang dibuat khusus untuk smart home untuk mengaktifkan automatisasi di dalam smart home. Aplikasi tersebut mengirimkan perintah khusus sehingga dapat mengirimkan perintah yang benar ke dalam sistem. d. Photodioda Kartu Photodioda kartu berfungsi sebagai indikator bahwa user telah berada di dalam rumah. Parameter Photodioda kartu ini juga digunakan untuk

3 38 aktifasi sistem bluetooth di dalam rumah. Apabila tidak ada RFID card pada photodioda kartu, maka user tidak dapat melakukan automatisasi peralatan elektronik menggunakan bluetooth. e. Magnetic door switch Magnetic door switch berfungsi sebagai saklar yang dipasang pada pintu sebagai indikasi bahwa pintu dalam keadaan terbuka atau tertutup. Apabila pintu terbuka tanpa akses RFID atau keypad, maka akan menyebabkan buzzer berbunyi dan modul GSM akan mengirimkan SMS kepada user. Hal ini sebagai tanda bahwa adanya akses masuk tanpa adanya akses yang diijinkan, sehingga apabila terjadi sesuatu yang tidak diinginkan akan segera mendapatkan penanganan tercepat. f. Arduino Mega 2560 Arduino Mega berfungsi sebagai sistem kontrol utama pada sistem. Arduino Mega ini diisi dengan program yang dibuat untuk memproses semua parameter masukan yang kemudian memberikan respon yang sesuai dengan tiap parameter yag diberikan. g. Kunci Pintu (Solenoid Lock) Solenoid lock berfungsi sebagai pengunci pintu otomatis pada smart home. Solenoid lock terhubung dengan sistem sehingga dapat diatur kapan harus terbuka atau kapan harus tertutup. Solenoid lock akan membuka pintu apabila ada akses yang diijinkan melalui RFID atau keypad. h. LCD LCD digunakan untuk menampilkan informasi kepada user apakah akses dari RFID atau keypad diijinkan atau tidak. i. Buzzer Buzzer digunakan untuk memberikan tanda atau peringatan dalam sistem. Terdapat 2 buzzer yaitu buzzer kecil dan buzzer besar. Buzzer kecil digunakan sebagai tanda apabila akses diijinkan atau ditolak. Sedangkan buzzer besar digunakan apabila terdapat akses yang tidak diijinkan dalam smart home.

4 39 j. Lampu/Stop Kontak Lampu/stop kontak merupakan output dari pengaturan automatisasi di dalam smart home menggunakan aplikasi pada smartphone yang terhubung dengan bluetooth pada sistem. 3.2 Perancangan Hardware Pada perancangan hardware meliputi semua bagian komponen dalam sistem yang menunjang jalannya sistem yaitu Arduino Mega, RFID, Keypad, Bluetooth, Photodioda kartu, Magnetic door switch, Solenoid Lock, Modul GSM, LCD, Buzzer, Lampu/stop kontak serta catu daya dari komponen. Semua komponen disusun sedemikian rupa sehingga dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan Rangkaian Catu Daya Rangkaian catu daya merupakan bagian penting pada perancangan sistem karena catu daya ini menjadi sumber tegangan yang di butuhkan untuk mengaktifkan setiap komponen dalam sistem. Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya Pada sistem ini menggunakan sumber tegangan 12 VDC yang berasal dari tegangan 220 VAC yang telah diturunkan dan di konversi menjadi 12 VDC atau dari aki bertegangan 12 VDC. Tegangan 12 VDC akan digunakan sebagai supply untuk Arduino Mega dan Solenoid lock. Selanjutnya tegangan 12 VDC akan diturunkan menjadi 5 VDC dengan menggunakan regulator 7805 yang nantinya tegangan 5 VDC ini akan

5 40 digunakan sebagai supply Modul GSM yang membutuhkan arus sekitar 2 A agar dapat beroperasi dengan baik. Rangkaian ini juga memerlukan tegangan 220 VAC sebagai supply untuk lampu/stop kontak yg terhubung dengan sistem Rangkaian RFID Untuk menghubungkan RFID dengan Arduino Mega yaitu dengan menggunakan komunikasi SPI antara Arduino Mega dan RFID. Pin SPI pada Arduino Mega terdapat pada pin : 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Gambar 3.3 Rangkaian RFID Pada rangkaian RFID ini mendapat supply tegangan 3,3 VDC yang berasal dari Arduino Mega. Pada saat RFID card di tempelkan pada RFID tag maka RFID tag akan men-trigger tegangan 3,3 VDC pada rangkaian ke ground. RFID tag juga mengirimkan data berupa kombinasi identitas kartu kepada Arduino Mega. Kombinasi ini lah yang nantinya dibaca sebagai data yang nantinya akan menentukan apakah RFID card tersebut terdaftar dan diijinkan oleh sistem atau tidak Rangkaian Keypad Rangkaian keypad ini terhubung dengan pin 33, pin 35, pin 37, pin 39, pin 41, pin 43, pin 45 dan pin 47 pada Arduino Mega.

6 41 Gambar 3.4 Rangkaian Keypad Pada rangkaian keypad ini data akan dibaca melalui baris dan kolom dari posisi masing-masing tombol pada keypad. Ketika user memasukkan kombinasi angka dan atau huruf melalui keypad, maka program akan membaca kombinasi tersebut dan memprosesnya untuk menentukan apakah kombinasi tersebut sudah benar atau salah Rangkaian Bluetooth Pada rangkaian bluetooth ini pin TX dan RX dihubungkan dengan pin 1 dan pin 0 yang merupakan RX dan TX serial dari Arduino Mega. Modul bluetooth ini memperoleh catu daya 5 VDC dari Arduino Mega. Gambar 3.5 Rangkaian Bluetooth

7 42 Pada rangkaian Bluetooth ini apabila Bluetooth sudah terhubung dengan perangkat smartphone, maka program akan membaca data serial yang diterima oleh Bluetooth sebagai informasi untuk memberikan perintah kepada rangkaian lampu/stop kontak untuk menyala atau mati Rangkaian Photodioda Kartu Rangkaian photodioda kartu ini terhubung dengan pin 30 untuk pembacaan data. Supply rangkaian ini berasal dari Arduino Mega yaitu sebesar 5 VDC. Gambar 3.6 Rangkaian Photodioda kartu Ketika rangkaian photodioda kartu ini pada kondisi tanpa RFID card, maka LED akan hidup karena photodioda mendapat cahaya dari IR LED yang mempengaruhi tahanan pada photodioda menjadi kecil, sehingga arus listrik dapat mengalir melewati photodioda dan LED menyala. Sebaliknya ketika kondisi photodioda kartu terhalang oleh RFID card maka photodioda tidak mendapatkan cahaya dari IR LED yang mempengaruhi tahanan photodioda yang menjadi besar sehingga photodioda berfungsi menjadi diode reverse dan arus listrik tidak dapat melewati photodioda dan LED akan mati. LED yang menyala atau mati juga digunakan sebagai indikator yang dibaca oleh Arduino Mega sebagai tanda apakah RFID card

8 43 berada pada tempatnya atau tidak, yang nantinya akan digunakan sebagai aktifasi penggunaan automatisasi peralatan elektronik di dalam rumah menggunakan aplikasi pada smartphone yang terhubung dengan Bluetooth Rangkaian Magnetic door switch Rangkaian magnetic door switch ini terhubung dengan pin 24 untuk pembacaan data. Magnetic door switch dapat dipasang di beberapa pintu jika diperlukan untuk meningkatkan keamanan smart home. Gambar 3.7 Rangkaian Magnetic door switch Pada rangkaian Magnetic door switch ini ketika pintu dalam keadaan tertutup (kondisi kedua komponen magnetic door switch berdekatan), maka magnetic door switch berfungsi sebagai saklar ON dan mengirimkan sinyal HIGH pada pembacaan digital pada Arduino Mega. Sebaliknya ketika rangkaian Magnetic door switch ini dalam pintu terbuka (kondisi kedua komponen magnetic door switch berjauhan), maka magnetic door switch berfungsi sebagai saklar OFF dan mengirimkan sinyal LOW pada pembacaan digital pada Arduino Mega Pembacaan digital pada Arduino ini yang digunakan sebagai parameter pada program yang digunakan untuk mengetahui pintu dalam keadaan terbuka atau tertutup sehingga digunakan untuk menentukan output yang sesuai.

9 Rangkaian Solenoid Lock Rangkaian photodioda kartu ini terhubung dengan pin 26 untuk pembacaan data. Supply rangkaian ini berasal dari catu daya yaitu sebesar 12 VDC. Gambar 3.8 Rangkaian Solenoid Lock Pada rangkaian Solenoid Lock ketika Arduino Mega mengirimkan sinyal HIGH dari pin 20, maka hal ini akan memembuat transistor mentrigger tegangan sehingga rangkaian akan terhubung dengan ground yang menyebabkan solenoid lock aktif. Sebaliknya ketika Arduino Mega mengirimkan sinyal LOW dari pin 20, maka hal ini akan memembuat transistor tidak dapat men-trigger tegangan sehingga rangkaian tidak akan terhubung dengan ground yang menyebabkan solenoid lock tidak aktif Rangkaian Modul GSM Pada rangkaian modul GSM ini pin TX dan RX pada modul GSM dihubungkan dengan pin 9 dan pin 10 yang merupakan RX dan TX serial dari Arduino Mega. Modul modul GSM ini memperoleh catu daya 12 VDC dari rangkaian catu daya.

10 45 Gambar 3.9 Rangkaian Modul GSM Untuk rangkaian Modul GSM ini membutuhkan supply dengan arus yang cukup besar untuk mengaktifkan modul GSM secara optimal, sehingga menggunakan supply dari rangkaian catu daya. Rangkaian ini membutuhkan tegangan sebesar 3,6 VDC 4,2 VDC dengan arus sebesar 2 A agar modul GSM dapat berfungsi dengan baik. Dalam rangkaian ini menggunakan tegangan 3,7 VDC yang diperoleh dari output Buck Converter DC to DC step down dengan input 5 VDC dari rangkaian catu daya. Arduino akan mengirimkan data melalui pin 9 dan 10 yang berfungsi sebagai TX dan RX serial yang kemudian mengirimkan perintah mengirimkan SMS pada user Rangkaian LCD Rangkaian LCD ini terhubung dengan pin 32, pin 34, pin 36, pin 38, pin 40, dan pin 42 untuk pengiriman data. Supply rangkaian ini berasal dari Arduino Mega yaitu sebesar 5 VDC.

11 46 Gambar 3.10 Rangkaian LCD LCD digunakan sebagai penampil infrormasi apabila akses yang di gunakan untuk masuk ke dalam smart home diijinkan atau ditolak. Pada aplikasinya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (tergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user) pada alat ini menggunakan mode antarmuka 8 bit. Pada kasus bus 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 sampai dengan DB Rangkaian Buzzer Rangkaian buzzer ini terhubung dengan pin 21 untuk pemngiriman data. Buzzer dapat dipasang di beberapa pintu jika diperlukan untuk meningkatkan keamanan smart home. Gambar 3.11 Rangkaian Buzzer Pada rangkaian Buzzer ketika Arduino Mega mengirimkan sinyal HIGH dari pin 21, maka hal ini akan memembuat rangkaian akan

12 47 terhubung dengan ground yang menyebabkan Buzzer aktif. Sebaliknya ketika Arduino Mega mengirimkan sinyal LOW dari pin 21, maka hal ini akan memembuat transistor tidak dapat men-trigger tegangan sehingga rangkaian tidak akan terhubung dengan ground yang menyebabkan Buzzer tidak aktif Rangkaian Lampu/Stop Kontak Rangkaian LCD ini terhubung dengan pin 22 untuk pengiriman data. Supply rangkaian ini berasal dari Arduino Mega yaitu sebesar 5 VDC. Gambar 3.12 Rangkaian Lampu/Stop Kontak IC MOC 3021 memiliki 6 kaki, kaki anoda (1) dihubungkan ke supply 5 VDC, kaki katoda (2) dihubungkan dengan pin 22 yang memiliki pulsa trigger yang aktif low, kaki 4 dan 6 dihubungkan dengan beban (lampu/stop kontak). Dua kaki lainnya yaitu kaki 3 dan 5 tidak digunakan (not connected). Ketika Optocoupler diberikan pulsa trigger aktif high, maka optocoupler akan memicu kaki gate TRIAC sehingga TRIAC aktif dan lampu menyala.

13 Perancangan Software Pemrograman board Arduino Mega dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE) yang di download di website resmi arduino.com. Chip ATMega2560 yang terdapat pada Arduino Mega telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC dan jalankan Program Bahasa pemograman arduino adalah bahasa C/C++. Tetapi bahasa ini sudah dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemulapun bisa mempelajarinya dengan cukup mudah. Walaupun bahasa pemograman arduino adalah bahasa C/C++, akan tetapi dengan penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat pemograman arduino lebih mudah dipelajari Diagram Alir (Flowchart) Flowchart adalah alur dari sistem kerja alat, yang memberikan acuan dalam pembuatan program untuk lebih teratur. Flowchart tersebut menunjukkan alur dari jalannya program keseluruhan sehingga akan diketahui respon dari setiap input yang diberikan yaitu apakah setelah pemberian input memenuhi kondisi dari program akan berjalan sesuai alurnya atau tidak. Flowchart keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.13.

14 49 Gambar 3.13 Flowchart Pada Gambar 3.13 dijelaskan bahwa sistem smart home akan mengecek akses dari RFID, keypad dan photodioda kartu serta mengecek magnetic door switch yang menandakan apakah ada pintu yang terbuka tanpa adanya akses yang diijinkan. Ketika akses yang digunakan untuk masuk ke dalam smart home adalah RFID dan akses diijinkan maka solenoid akan aktif dan membuka kunci. Setelah pintu tebuka maka sistem akan menunggu pintu tertutup yaitu sistem akan membaca magnetic door switch dari pintu utama, apabila pintu tertutup maka sistem akan mengirimkan perintah untuk mengunci pintu. Ketika akses masuk smart home yang digunakan adalah keypad dan akses diijinkan, maka pintu akan terbuka dan sistem akan mengirimkan sms kepada user sebagai peringatan bahwa pintu telah dibuka dengan menggunakan akses keypad. Proses penguncian setelah pintu tertutup sama seperti akses menggunakan RFID. Buzzer berfungsi sebagai alarm yang apabila magnetic door swich memberikan sinyal adanya pintu dibuka tanpa adanya akses RFID atau keypad

15 50 sebelumnya, maka alarm akan berbunyi dan sistem akan mengirimkan SMS kepada user bahwa ada pintu yang terbuka tanpa akses yang diijinkan. Bluetooth akan membaca keberadaan kartu pada photodioda kartu. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah user berada di dalam smart home atau tidak sehingga user dapat mengaktifkan fungsi bluetooth di dalam smart home. Bluetooth yang telah terkoneksi dengan aplikasi pada smartphone akan menerima data yang akan diproses untuk menentukan mana lampu/stop kontak yang akan aktif Aplikasi Smartphone Pembuatan aplikasi smartphone menggunakan App Inventor. App Inventor adalah sebuah aplikasi web open-source asli yang disediakan oleh Google dan sekarang dikelola oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT). Hal ini memungkinkan pendatang baru dalam pemrograman komputer untuk membuat aplikasi perangkat lunak berbasis Android. Pada lingkungan kerja App Inventor ini terdapat beberapa komponen yang terdiri dari Komponen Desainer dan Block Editor Komponen Desainer Komponen desainer berjalan pada browser yang digunakan untuk memilih komponen yang dibutuhkan dan mengatur properti-nya. Pada komponen desainer sendiri terdapat 5 bagian, yaitu palette, viewer, component, media dan properties. Palette : list komponen yang bisa digunakan Viewer : untuk menempatkan komponen dan pengaturannya Component : tempat list komponen yang dipakai pada project kita Media : mengambil media audio atau gambar untuk project kita Properties : mengatur properties komponen yang digunakan Pada perancangan tugas akhir ini, interface yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 3.14.

16 51 Gambar 3.14 Tampilan Aplikasi kontrol smart home Pada perancangan aplikasi untuk smart home terdapat beberapa Non-visible component. Fungsi-fungsi Non-visible component adalah sebagai berikut : Clock: untuk perulangan pengecekan konektifitas dari bluetooth Notivier: untuk memberikan peringatan apabila belum ada konektifitas bluetooth SpeechRecognizer: untuk merekam suara perintah untuk sistem smart home TextToSpeech: menjawab perintah dari sistem smart home BluetoothClient: untuk mengatur konektifitas bluetooth antara aplikasi dengan modul bluetooth dalam sistem smart home

17 Block editor Block editor berjalan di luar browser dan digunakan untuk membuat dan mengatur behaviour dari komponen-komponen yang kita pilih dari komponen desainer. Karena block editor ini berbasis java, maka komputer kita harus terinstal java terlebih dahulu untuk mengeksekusi block editor ini. Aplikasi smart home ini dibuat sedemikian rupa agar dapat bekerja dengan baik bersama dengan sistem smart home. Perintah-perintah yang dikirim dari aplikasi smart home telah di sesuaikan dengan program dalam sistem. Gambar 3.15 Screen Initialize Pada Gambar 3.16 menjelaskan bahwa ketika aplikasi dibuka (inisialisai) maka sistem akan mengecek apakah bluetooth pada smartphone aktif atau tidak. Apabila bluetooth pada smartphone tidak aktif, maka aplikasi akan menampilkan informasi berupa Bluetooth is not enabled Go to Setting to enable!. Gambar 3.16 Screen close Pada Gambar 3.16 menjelaskan bahwa ketika aplikasi ditutup maka bluetooth akan otomatis disconnect dari sistem. Gambar 3.17 Listpicker

18 53 Pada Gambar 3.17 menjelaskan bahwa Listpicker akan menampilkan daftar device bluetooth yang sudah pairing dan device bluetooth yang aktif. Gambar 3.18 After picking listpicker Pada Gambar 3.18 menjelaskan bahwa ketika user telah memilih salah 1 device yang ada di dalam listpicker, maka text pada listpicker akan berubah sesuai dengan nama device yang telah dipilih user. Gambar 3.19 Clock Pada Gambar 3.19 menjelaskan bahwa aplikasi akan mengulang pengecekan pada konektifitas bluetooth. Apabile bluetooh telah terkoneksi, maka text HasilBluetooth akan menampilkan text Connected. Sedangkan apabile bluetooh tidak terkoneksi, maka text HasilBluetooth akan menampilkan text Not Connected. Gambar 3.20 Bvoice

19 54 Pada Gambar 3.20 menjelaskan proses perekaman pada saat tombol voice ditekan. Aplikasi akan membaca suara rekaman dari user dan memproses perintah yang diberikan. Gambar 3.21 SpeechRecognizer Pada Gambar 3.21 menjelaskan perintah-perintah yang akan diberikan ketika user telah merekam perintah suara. ViewText akan menampilkan kata-kata yang telah terekam oleh aplikasi. Ketika user mengatakan robot, maka aplikasi akan menjawab Yes Boss. Ketika user mengatakan thank you robot, maka aplikasi akan menjawab You are welcome boss. Ketika user mengatakan what is your name, maka aplikasi akan menjawab My name is Boss. Ketika user mengatakan keluar aplikasi, maka aplikasi akan keluar dari aplikasi.

20 55 Gambar 3.22 LRTamu Gambar 3.23 LKamar1 Gambar 3.24 LKamar2

21 56 Gambar 3.25 SKCharger Gambar 3.22 sampai dengan Gambar 3.25 menjelaskan bahwa ketika salah satu button pengatur peralatan elektronik ditekan, maka aplikasi akan mengirimkan perintah kepada sistem untuk mengaktifkan lampu/stop kontak yang sesuai. Apabila lampu/stop kontak dalam keadaan aktif maka text pada button akan berwarna merah, sedangkan apabila lampu/stop kontak dalam keadaan tidak aktif maka text pada button akan berwarna biru.