BAB III PERENCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERENCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Dalam bab ini akan dibahas pembuatan dan perancangan seluruh sistem perangkat dari Sistem Perancangan Parkir Otomatis berbasis Arduino dengan Menggunakan Identifikasi RFID. 3.1 Pendahuluan Perancangan adalah sebuah proses yang menuangkan ide dan gagasan berdasarkan teori teori dasar yang mendukung. Proses perancangan dapat dilakukan dengan cara pemilihan komponen yang akan digunakan, mempelajari jenis dan karakteristiknya dan data fisiknya, membuat rangkaian skematik dengan melihat fungsi fungsi komponen yang dipelajari, sehingga dapat dibuat alat yang sesuai dengan perancangan yang diharapkan. dimana secara garis besar terdapat dua bagian perangkat yang ada yaitu: 1. Perancangan perangkat keras ( hardware ). 2. Perancangan perangkat lunak ( software ). 37

2 38 Pada perencangan perangkat keras ini akan meliputi penjelasan dari perencanaan diagram blok sistem, perencanaan sinyal inputan dan keluaran (input/output). Perancangan perangkat lunak menggunakan Arduino Mega sebagai kontrol utama portal parkir masuk dan Arduino Uno sebagai kontrol utama portal parkir keluar dan RFID reader sebagai pembaca kartu atau tag card. Tujuan dari dibuat nya seperti itu agar data RFID kendaraan ketika masuk dan keluar palang pintu portal secara bersamaan agar sinkron ketika dibaca oleh mikrokontroler. Kombinasi perangkat - perangkat tersebut akan saling mendukung satu dengan lainnya sehingga alat yang direncanakan tersebut dapat berjalan sesuai dengan perancangannya. 3.2 Blok Diagram Sebelum menentukan dan membuat perangkat keras, terlebih dahulu dilakukan perencanaan blok diagram yang akan menjadi kerangka acuan dalam pembuatan dan perancangan alat sesuai dengan aplikasi yang diinginkan. Adapun blok diagram dari sistem tersebut adalah terdapat pada Gambar 3.1

3 39 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Perancanagan Parkir Otomatis Dari hasil Gambar 3.1 diatas adalah blok diagram dari rangkaian sistem. Secara garis besar sistem terbagi dalam dua bagian, yaitu pada portal parkir masuk terdapat masukan (input), proses data/program, dan keluaran (output). Bagian masukan (input) terdiri dari kartu RFID, RFID reader. Sementara untuk keluaran (output) terdiri dari Display LCD sebagai penampil informasi data, Buzzer sebagai indikator suara ketika mobil ingin masuk, Motor servo sebagai alat penggerak untuk membuka portal parkir, Limit switch sebagai alat untuk mendeteksi slot parkir, Sensor ultrasonik sebagai alat pendeteksi mobil ketika telah melawati portal tujuannya agar portal menutup kembali secara otomatis. Sedangkan arduino mega digunakan sebagai kontrol utama untuk mengolah program data dari seluruh komponen yang digunakan. Sedangkan pada portal parkir keluar terdapat masukan (input), proses data/program, dan keluaran (output). Bagian masukan (input) terdiri

4 40 dari kartu RFID, RFID reader. Sementara untuk keluaran (output) terdiri dari, Buzzer sebagai indikator suara sebagai penanda portal akan membuka, Motor servo sebagai alat penggerak untuk membuka portal parkir, Sensor ultrasonik sebagai alat pendeteksi mobil ketika telah melawati portal tujuannya agar portal menutup kembali secara otomatis. Sedangkan arduino uno digunakan sebagai kontrol utama untuk mengolah program data dari seluruh komponen yang digunakan Keterangan Cara Kerja Semua Komponen Pada Perancangan Alat. Alat ini dirancang dengan memiliki alur proses pengontrolan. Pengontrolan dimulai dengan proses identifikasi, yakni inputan data yang berupa masukan dari RFID reader ketika mendeteksi keberadaan kartu RFID, inputan berupa data (nomor serial kartu) ini masuk ke mikrokontroller dan dibandingkan dengan data (nomor serial) yang telah dimasukkan atau didaftarkan ke dalam program. Jika data dinyatakan valid, maka mikrokontroller akan memberikan perintah eksekusi ke motor servo untuk membuka portal parkir. Jika datanya tidak valid, mikrokontroller akan memberikan perintah eksekusi ke motor servo untuk tidak membuka portal parkir. Maka LCD digunakan sebagai indikator untuk menampilkan informasi data yang berfungsi untuk menampilkan kapasitas pakir. Sedangkan limit switch digunakan untuk menentukan slot parkir yang kosong dan informasi datanya dikirim dan ditampilkan melalui LCD. Dan sensor ultrasonik disini digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi mobil yang

5 41 telah melewati portal masuk maupun keluar parkir. Jika mobil telah melewati portal parkir otomatis portal akan menutup ketika mobil terdeteksi oleh sensor. 3.3 Perancangan Elektrikal Dalam perancangan dan pembuatan alat perancangan parkir otomatis dengan identifikasi RFID, selain menggunakan arduino mega dan uno sebagai kontrol utama, juga menggunakan komponen lain sebagai komponen pendukung lainnya seperti Motor Servo, LCD, Buzzer, Limit Switch, dan Sensor Ultasonik Rangkaian Portal Parkir Otomatis Rangkaian seperti pada Gambar 3.2 ini berfungsi untuk membuka portal parkir secara otomatis dengan menggunakan RFID. Rangkaian ini menggunakan sebuah Reader RFID yang terhubung sebelum portal parkir masuk dan sebelum portal parkir keluar. Reader RFID tersebut berfungsi untuk menerima suatu energi yang dipancarkan oleh kartu RFID agar mendapatkan suatu data masuk yang telah di program. Setelah itu motor servo akan bergerak 90 ke atas untuk membuka portal parkirnya. Rangkaian ini terdapat pada Gambar 3.2

6 42 Gambar 3.2 Rangkaian Portal Parkir Rangkaian Regulator Power supply digunakan sebagai catu daya dan merupakan bagian yang sangat penting karena tanpa adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak akan bekerja. Power supply adalah sebuah perangkat rangkaian yang berfungsi membangkitkan, menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari sumber trafo yang akan di salurkan ke seluruh komponen. IC power ini menggantikan sebuah baterai. Keluaran dari sebuah IC regulator ini adalah 12v. Dan untuk komponen tugas akhir ini membutuhkan tegangan 12v dan 5v, maka untuk tegangan 5v digunakan untuk 2 sensor ultrasonik yang menghasilkan tegangan 5v. Perancangan regulator dapat dilakukan dengan menggunakan software ISIS terdapat pada Gambar 3.3.

7 43 Gambar 3.3 Simulasi Rangkaian Regulator Rangkaian regulator yang telah dibuat terlihat pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Rangkaian Regulator Rangkaian Mikrokontroler Mikrokontroler yang di gunakan pada tugas akhir ini adalah arduino mega untuk memproses portal parkir masuk dan arduino uno untuk memproses portal parkir keluar. Kedua arduino ini terhubung dengan regulator sebagai input tegangan sebesar 12v. Pada arduino ini terhubung ke komponen elektronika seperti LCD, Servo Motor, RFID,,

8 44 Buzzer, Limit Switch, melalui pin - pin yang terdapat di arduino tersebut. Sedangkan tegangan sebesar 5v terhubung ke komponen sensor ultrasonik. Mikrokontroller arduino terdapat pada gambar 3.5. Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian LCD Rangkaian ini digunakan sebagai alat penampil untuk menginformasikan data yang akan dihasilkan oleh limit switch pada slot parkir area masing masing dan hasil datanya akan dikirimkan dan diterima oleh LCD. Simulasi rangkaian lcd dapat dibuat pada software isis seperti pada gambar 3.6.

9 45 Gambar 3.6 Simulasi Rangkaian LCD Rangkaian LCD yang telah dibuat terdapat pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Rangkaian LCD Rangkaian Limit Switch Rangkaian ini berfungsi untuk mengirimkan informasi slot area parkir ke sebuah LCD. Jika kendaraan menekan limit switch pada area slot parkir maka akan bernilai 1 yang menandakan bahwa slot parkir itu sudah terisi. Jika area slot parkir informasi yang dihasilkan oleh LCD bernilai 0 maka slot parkir tersebut belum terisi oleh kendaraan. Rangkaian limit switch yang telah dibuat terdapat pada gambar 3.8.

10 46 Gambar 3.8 Rangkaian Limit Switch Rangkaian Sensor Ultrasonik Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi kendaraan setelah melewati portal parkir, baik portal parkir masuk maupun portal parkir keluar. Tujannya dari sensor tersebut adalah untuk mengantisipasi portal parkir menutup kembali sebelum mobil melewatinya. Rangkaian sensor ultrasonik yang telah dibuat terdapat pada gambar 3.9. Gambar 3.9 Rangkaian Sensor Ultrasonik

11 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancanagan perangkat keras ini meliputi pembuatan simulasi perancangan portal parkir masuk dan keluar otomatis serta area parkir mobil dengan menggunakan berbagai macam komponen-komponen pendukung yang digunakan dalam perancangan tersebut Portal Parkir Otomatis Dalam simulasi ini portal parkir ini dibuat menggunakan sebuah papan triplek. Portal parkir ini di rancang agar dapat bergerak sebanyak 90 untuk membuka portal ketika reader menerima sinyal energi data dari sebuah kartu. Reader dipasang pada sisi sebelum palang pintu parkir. Hasil pembuatan portal parkir ini terdapat pada Gambar Gambar 3.10 Hasil Palang Pintu Otomatis

12 Indikator Dalam simulasi ini indicator yang digunakan berupa Buzzer yang berjumlah dua buah, masing masing berada pada portal parkir masuk dan portal parkir keluar. yang berfungsi sebagai indikator yang mengeluarkan suara ketika akses tag rfid pada mobil terbaca oleh reader. Dapat dilihat seperti pada gambar Gambar 3.11 Indikator Area Parkir Mobil Otomatis Area parkir pada perancangan alat ini dibuat menggunakan papan triplek kayu yang berukuran 80 cm x 60 cm yang dibentuk sedemekian rupa seperti area parkir pada umumnya. Pada alat ini terdapat sebuah palang pintu parkir masuk dan keluar yang akan berfungsi membuka secara otomatis ketika mobil akan masuk dan keluar, serta disetiap slot area parkir diberikan masing masing limit switch untuk menandakan

13 49 bahwa mobil telah mengisi slot parkir dan informasi datanya dikirimkan melalui LCD. Hasil pembuatan area slot parkir otomatis ini terdapat pada gambar 3.12 Gambar 3.12 Hasil Area Slot Parkir Mobil Otomatis 3.5 Pemrograman Pemrograman pada umumnya dilakukkan pada tahap akhir, setelah perancangan mekanik dan elektrik terselesaikan. Karena dalam proses pemrograman pada umumya programer melakukkan dengan cara uji coba pada alat tersebut. Sehingga untuk melakukannya komponen perangkat harus dapat dioprasikan terlebih dahulu. Pemrograman adalah memasukkan suatu informasi atau kode - kode (coding) kedalam suatu mikrokontroler yang digunakan. Dimana diharapkan alat tersebut dapat beroperasi sesuai dengan kemauan pemilikknya atau perencanaan awalnya sebelum dibuat. Dengan memanfaatkan suatu mikrokontroler Arduino Mega sebagai akses portal parkir masuk dan Arduino Uno sebagai akses portal parkir keluar, parkiran

14 50 otomatis ini dibuat dan di program sedemikian rupa sesuai fungsi dan cara kerjanya. Program yang dibuat meliputi pemrograman RFID, Motor Servo, LCD, buzzer, Limit Switch dan Sensor Ultrasonik. Untuk lebih jelasnya, berikut akan dipaparkan mengenai pemrograman tiap - tiap komponen penyusun dan pendukung. Untuk dapat dijalankan sebagaimana mestinya, program terlebih dahulu harus di download ke dalam mikroprosesor sebagai kontrol utamanya. Bahasa pemrograman mikroprosesor yang umum dan banyak digunakan adalah bahasa C. Oleh karenanya, dalam proyek ini penulis akan mencoba mengimplementasikan simulasi sistem dengan basis bahasa C. Sebagai berikut daftar tabel dalam pemrograman terdapat pada Gambar tabel 3.1 dan 3.2. Tabel 3.1 Kaki Pemrograman Akses Portal Parkir Masuk Nama Pin arduino Mega LCD (RS) 37 LCD (E) 39 LCD (D4) 41 LCD (D5) 35 LCD (D6) 43 LCD (D7) 31 LIMIT SWITCH 1 36 LIMIT SWITCH 2 38 LIMIT SWITCH 3 40 LIMIT SWITCH 4 42 SENSOR ULTRASONIK (TRIGER) 13 SENSOR ULTRASONIK (ECHO) 12 RFID READER (SDA) 53 RFID READER (SCK) 52 RFID READER (MOSI) 51 RFID READER (MISO) 50 RFID READER (RST) RESET RFID READER (3,3V) 3.3 V RFID READER (GND) GND MOTOR SERVO 5

15 51 Tabel 3.2 Kaki Pemrograman Akses Portal Parkir Keluar Nama Pin Arduino Uno RFID READER (SDA) 10 RFID READER (SCK) 13 RFID READER (MOSI) 11 RFID READER (MISO) 12 RFID READER (RST) 5 RFID READER (3,3V) 3,3 V RFID READER (GND) GND SENSOR ULTRASONIK 4 SENSOR ULTRASONIK 3 MOTOR SERVO 6 BUZZER Pemrograman Motor Servo Dengan memanfaatkan file.h pada library yang sudah ada pada folder arduino maka untuk pemrograman motor servo ini cukup mengikuti beberapa perintah didalamnya. Perintah-perintah ini dapat dilihat pada file.h tersebut seperti halnya perintah attach, detach, write, dan lain sebagainya. Setiap perintah ini memiliki kegunaan tersendiri baik digunakan untuk pendeklarasian maupun menentukan pergerakan servo berdasarkan sudut yang kita inginkan. Hasil pemrogrman terdapat pada Gambar 3.13.

16 52 Gambar 3.13 Hasil Pemrograman Motor Servo Pemrograman LCD Program LCD yang digunakan terdapat pada library pada arduino membahas cara sebuah kerja pemrograman LCD. Prinsip kerja dalam sebuah pemrograman LCD ini hanya sebagai indikator output data yang diperintahkan oleh arduino mega 2560 sebagai perintah untuk menginformasikan data akses kendaraan masuk dan keluar serta data berupa area slot parkir. Sebagai hasil terdapat pada Gambar 3.14

17 53 Gambar 3.14 Hasil Pemrograman LCD Pemrograman RFID Dalam pemrograman library ini akan di bahas sebuah hasil dari sebuah program untuk RFID. program ini sebagai perintah yang akan di jalankan oleh sebuah RFID ketika mendapatkan suatu sinyal data yang di terima oleh reader akan terhubung dengan tag. Perintah ini ialah ketika ada suatu sinyal dalam tag akan di pancarkan dan di pantulkan kembali terhadap reader. sebagai hasil pemrograman RFID dalam library terdapat pada gambar 3.15

18 54 Gambar 3.15 Hasil Program RFID Pemrograman Limit Switch Prinsip kerja dalam sebuah pemrograman Limit switch ini hanya sebagai pendeteksi area slot parkir hasil informasinya akan dikirimkan melalui LCD. sebagai hasil pemrograman Limit Switch terdapat pada Gambar 3.16

19 55 Gambar 3.16 Hasil Program Sensor Limit Switch Pemrograman Sensor Ultrasonik Prinsip kerja dalam sebuah pemrograman sensor ultrasonik ini sebagai output yang fungsinya sebagai alat pendeteksi kendaraan setelah melewati portal parkir masuk dan keluar. Sebagai hasil pemrograman ultrasonik terdapat pada Gambar Gambar 3.17 Hasil Program Sensor Ultrasonik

20 Flowchart Sistem kerja secara keseluruhan dapat dilihat pada struktur program dalam flowchart gambar 3.18 di bawah ini. Saat pertama kali sistem disambungkan ke sumber tegangan, maka sistem akan berada dalam kondisi awal dimana seluruh alat yaitu motor servo sebagai penggerak portal dalam keadaan mati atau menutup, kecuali RFID reader berada pada kondisi standby untuk menerima sinyal dari kartu akses yang terdapat pada setiap mobil. Ketika salah satu RFID reader mendeteksi kartu akses pertama, maka sistem akan membuka portal parkir masuk selama mobil melintas, ketika mobil melewati portal parkir terdeteksi oleh sensor ultrasonik, portal otomatis menutup kembali dan begitupun dengan kartu akses 2, 3, maupun 4. Demikian pun sama dengan akses palang pintur keluar sama cara kerjanya dengan akses palang pintu masuk. Jika RFID reader tidak mendeteksi adanya kartu akses pada mobil, maka portal parkir tetap dalam keadaan standby yaitu tertutup. Palang pintu hanya akan bereaksi ketika membaca kartu akses yang terdapat pada mobil. Limit switch disini mendeteksi adanya kenderaan yang mengisi ruang slot parkir yang informasi datanya dikirimkan melalui LCD sebagai penampil kapasitas parkir. Berikut struktur flowchart yang terdapat pada gambar 3.18 dan pada gambar 3.19.

21 57 Start Inisialisasi Portal Parkir Masuk RFID READER 1 Membaca limit switch pada slot parkir Tag card mobil 1, 2, 3, 4 terdeteksi Menerima dan mengeksekusi data dari program master Jika data cocok di database NO Jika kondisi berubah YES NO YES Lcd menerima data slot parkir Servo akan membuka portal Ultrasonic membaca jarak 7 cm Jika cocok 7 cm NO YES Servo akan mentup portal Finish Gambar 3.18 Flowchart Sistem Kerja Pada Portal Parkir Masuk

22 58 Start Inisialisasi Portal Parkir Keluar RFID READER 2 Tag card mobil 1, 2, 3, 4 terdeteksi Mengirim Data LCD Dengan I2C Ke Program Slave Jika data cocok di database NO Servo akan membuka portal Ultrasonic membaca jarak 7 cm YES Jika cocok 7 cm NO YES Servo akan menutup portal Finish Gambar 3.19 Flowchart Sistem Kerja Pada Portal Parkir Keluar