IMPLEMENTASI TEKNOLOGI BLUETOOTH SEBAGAI PENGENDALI GERBANG BERBASIS ARDUINO LAPORAN TUGAS AKHIR Diselesaikan sebagai syarat untuk mendapatkan gelar AHLI MADYA (AMD) Teknik Komputer Oleh: GRACE MONIKA SILAEN NIM: 1205112024 PROGRAM STUDI TEKNIK KOMPUTER JURUSAN TEKNIK KOMPUTER DAN INFORMATIKA POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
ABSTRAK Pada era globalisasi ini banyak sekali peralatan yang dilengkapi dengan teknologi nirkabel salah satunya adalah bluetooth. Teknologi bluetooth ini memungkinkan sebuah perangkat portabel dapat saling berhubungan dengan perangkat lainnya tanpa menggunakan kabel. Dengan pemikiran tersebut maka penulis membuat sebuah alat pengendali gerbang menggunakan sinyal bluetooth dari handphone Android. Pembuatan sistem ini dimaksudkan untuk memudahkan pekerjaan manusia dalam hal membuka dan menutup gerbang. Pengguna tidak diharuskan turun dari mobil untuk membuka gerbang, karena melalui sinyal bluetooth dari handphone Android, pengguna sudah dapat membuka dan menutup gerbang secara otomatis. Kata kunci : Handphone Android, Arduino iii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul Implementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Gerbang Berbasis Arduino. Tugas Akhir disusun sebagai salah satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan Program Diploma 3 (tiga) pada program Studi Teknik Komputer (Computer Engineering) Jurusan Teknik Komputer dan Informatika Politeknik Negeri Medan. Tugas Akhir ini dapat disusun dengan baik karena banyak masukan, dukungan dan bantuan baik tenaga, materi maupun dorongan semangat dari berbagai pihak oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ferry Fachrizal, S.T., M.Kom., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer dan Informatika. 3. Zakaria Sembiring, S.T., M.Sc., selaku Kepala Program Studi Teknik Komputer Politeknik Negeri Medan. 4. Jenny Sari Tarigan, S.E., M.T.I., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Drs. Anwar, M.T., selaku Dosen yang membantu membimbing dalam proses pengerjaan Tugas Akhir. 6. Eviliana Sembiring dan Nuri Paramitha Hidayani, selaku Administrasi Program Studi Teknik Komputer yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan administrasi. 7. Seluruh Dosen Pengajar dan Pegawai Program Studi Teknik Komputer, jurusan Teknik Komputer dan Informatika, Politeknik Negeri Medan yang telah membimbing dan membantu penulis selama proses perkuliahan berlangsung. 8. Teristimewa untuk Ayah (Ir. Marojahan Koster Silaen, S.T., M.T.), Ibu (Ester Juniar Pardede), kakak dan abang (Yohana Stevanie Silaen dan Reinhard Rio Elfrado Silaen). Terima kasih atas semua nasihat, dukungan, motivasi, doa dan materi yang telah diberikan kepada penulis yang tiada terbalas dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 9. Seluruh sahabat-sahabat seperjuangan penulis selama perkuliahan di kelas CE-6B. Terima kasih atas persahabatan dan kebersamaan yang telah dijalin dengan penulis selama masa perkuliahan disaat suka dan duka menghampiri. iv
Walaupun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin dalam menyusun laporan praktik kerja lapangan ini namun penulis menyadari masih ada kekurangan dan kesalahan di dalam laporan ini, oleh karena itu penulis menerima dengan lapang dada bila ada kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga bagi siapapun yang membaca atau memerlukannya. Medan, 25 Agustus 2015 Hormat Penulis, GRACE MONIKA SILAEN NIM: 1205112024 v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Tugas Akhir... 2 1.5 Manfaat Tugas Akhir... 2 1.6 Metodologi Tugas Akhir... 3 1.7 Penyusunan Tugas Akhir... 4 1.8 Sistematika Penulisan... 4 1.9 Sumber-Sumber Daya... 5 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Arduino Uno R3... 6 2.1.1 Catu Daya... 9 2.1.2 Bahasa Pemrograman Arduino Uno R3... 10 2.1.3 Otomatis Software Reset... 14 2.1.4 Perangkat Lunak (Arduino IDE)... 15 2.2 Modul Bluetooth... 15 2.3 Motor DC... 17 2.4 Power Supply... 19 2.5 Limit Switch... 20 2.6 Breadboard... 21 2.7 Relay 12V... 23 2.8 Transistor... 24 vi
2.9 Solenoid Doorlock... 25 2.10 Boarduino Total Control... 25 2.11 Android... 26 2.11.1 Pengertian Android... 26 2.11.2 Sejarah Sistem Operasi Android... 27 2.11.3 Arsitektur Android... 28 BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Spesifikasi Sistem... 32 3.2 Blok Diagram Sistem... 32 3.3 Perancangan Hardware... 34 3.3.1 Rangkaian Sistem Arduino Uno R3... 34 3.3.2 Rangkaian Bluetooth... 35 3.3.3 Rangkaian Driver Motor... 36 3.3.4 Rangkaian Solenoid Doorlock... 36 3.3.5 Rangkaian Limit Switch... 37 3.3.6 Rangkaian Buzzer... 38 3.3.7 Rangkaian Power Supply... 38 3.4 Perancangan Software... 39 3.4.1 Flowchart pada Arduino... 39 3.4.2 Flowchart untuk Membuka/Menutup Gerbang... 40 3.5 Perancangan PCB... 43 3.5.1 Pembuatan PCB... 44 3.5.2 Layout PCB... 45 3.5.3 Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB... 46 3.5.4 Penyolderan Komponen... 46 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM 4.1 Analisa Hardware... 48 4.1.1 Pengujian Power Supply... 48 4.1.2 Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805... 49 4.1.3 Pengujian Modul Bluetooth... 50 4.1.4 Pengujian Rangkaian Limit Switch... 50 4.1.5 Pengujian Arduino Uno R3 Terhadap Rangkaian Driver Motor L298... 52 4.1.6 Pengujian Rangkaian Driver L298 Terhadap Motor DC 12V... 57 vii
4.1.7 Pengujian Arduino Uno R3 Terhadap Rangkaian Relay... 58 4.1.8 Pengujian Rangkaian Relay Terhadap Solenoid Doorlock... 59 4.2 Pengujian Aplikasi Boarduino... 60 4.3 Pengujian dan Analisa Software Arduino 1.6.3... 63 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan... 69 5.2 Saran... 69 DAFTAR PUSTAKA... 70 viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Board Arduino Uno... 7 Gambar 2.2 Kabel USB Board Arduino Uno... 7 Gambar 2.3 Skema Arduino Uno... 8 Gambar 2.4 Tampilan Framework Arduino Uno... 15 Gambar 2.5 Modul Bluetooth HC-05... 16 Gambar 2.6 Motor DC 12V... 17 Gambar 2.7 Komponen Utama Motor DC... 18 Gambar 2.8 Simbol dan Bentuk Limit Switch... 20 Gambar 2.9 Kontruksi Limit Switch dan Simbol... 21 Gambar 2.10 Breadboard Tampak Luar... 22 Gambar 2.11 Konfigurasi Pin yang Terdapat dalam Breadboard... 22 Gambar 2.12 Bentuk Fisik Relay 5V... 23 Gambar 2.13 Bentuk Fisik Transistor BC 547 dan Simbolnya... 24 Gambar 2.14 Bentuk Fisik Solenoid Doorlock... 25 Gambar 2.15 Aplikasi Boarduino Total Control... 26 Gambar 2.16 Gambar Sejarah Sistem Operasi Android... 28 Gambar 2.17 Arsitektur Android... 29 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem... 33 Gambar 3.2 Rangkaian Arduino Uno R3... 35 Gambar 3.3 Rangkaian Bluetooth yang Terhubung dengan Arduino... 35 Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor yang Terhubung dengan Arduino... 36 Gambar 3.5 Rangkaian Solenoid Doorlock yang Terhubung dengan Arduino... 37 Gambar 3.6 Rangkaian Limit Switch yang Terhubung dengan Arduino... 37 Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer... 38 Gambar 3.8 Rangkaian Power Supply yang Terhubung dengan Arduino... 38 Gambar 3.9 Flowchart Arduino... 39 Gambar 3.10 Flowchart pada Android... 40 Gambar 3.11 Tampilan Awal Aplikasi Boarduino... 41 Gambar 3.12 Tampilan Pemberitahuan untuk Mengaktifkan Bluetooth... 41 Gambar 3.13 Tampilan Boarduino setelah Bluetooth Aktif... 42 ix
Gambar 3.14 Tampilan Pencarian Bluetooth... 42 Gambar 3.15 Tampilan Aplikasi setelah Terkoneksi dengan Bluetooth HC-05... 43 Gambar 3.16 Rangkaian Keseluruhan Sistem... 44 Gambar 3.17 Layout PCB Driver Motor L298... 45 Gambar 3.18 Layout PCB Rangkaian Relay... 45 Gambar 3.19 Rangkaian Driver Motor yang Komponennya telah Disolder... 46 Gambar 3.20 Rangkaian Relay yang Komponennya telah Disolder... 47 Gambar 4.1 Pengukuran Tegangan Power Supply... 48 Gambar 4.2 Pengukuran Input IC Regulator... 49 Gambar 4.3 Pengukuran Output IC Regulator... 49 Gambar 4.4 Pengukuran Tegangan Limit Switch... 51 Gambar 4.5 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Terbuka... 53 Gambar 4.6 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Tertutup... 54 Gambar 4.7 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Diam... 55 Gambar 4.8 Pengukuran Driver Motor Terhadap Motor DC pada Gerbang... 57 Gambar 4.9 Pengukuran Arduino Uno R3 ke Rangkaian Relay... 58 Gambar 4.10 Pengukuran Relay Terhadap Solenoid Doorlock... 59 Gambar 4.11 Tampilan Pencarian Bluetooth... 60 Gambar 4.12 Tampilan untuk Membuka Gerbang Secara Keseluruhan... 61 Gambar 4.13 Tampilan untuk Membuka Gerbang Secara Perlahan... 61 Gambar 4.14 Tampilan untuk Menutup Gerbang Secara Keseluruhan... 62 Gambar 4.15 Tampilan untuk Menutup Gerbang Secara Perlahan... 62 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno... 8 Tabel 4.1 Pengujian Jarak Bluetooth... 50 Tabel 4.2 Data Pengukuran Limit Switch pada Gerbang... 51 Tabel 4.3 Data Pengukuran Driver Motor L298 pada Gerbang... 56 Tabel 4.4 Data Pengukuran Rangkaian Driver L298 ke motor DC pada Gerbang... 58 Tabel 4.5 Data Pengukuran Arduino Uno R3 ke Rangkaian Relay... 59 Tabel 4.6 Data Pengukuran Solenoid Doorlock... 60 xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada era globalisasi ini banyak sekali peralatan yang dilengkapi dengan teknologi nirkabel salah satunya adalah bluetooth. Teknologi bluetooth ini memungkinkan sebuah perangkat portabel dapat saling berhubungan dengan perangkat lainnya tanpa menggunakan kabel. Pada dasarnya bluetooth diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau menghilangkan penggunaan kabel didalam melakukan pertukaran informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, interoperability yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan mampu menyediakan layanan yang bermacam-macam. Untuk memberi gambaran yang lebih jelas mengenai teknologi bluetooth yang relatif baru ini kepada pembaca, berikut diuraikan tentang teknologi yang digunakan pada sistem bluetooth dan aspek layanan yang mampu disediakannya. Melalui penulisan Tugas Akhir ini dapat disimpulkan bahwa teknologi bluetooth dapat memudahkan aktivitas manusia seperti membuka gerbang. Karena melalui teknologi bluetooth ini dapat mengontrolnya menggunakan Android yang jaraknya paling jauh 9 m. Dengan teknologi bluetooth ini, kita tidak perlu repotrepot lagi membuka gerbang secara manual dengan tangan sendiri dan juga kita tidak perlu mesti membuka gerbang dengan posisi pas di depan gerbang. Dengan kemajuan teknologi yang ada, penulis merencanakan suatu penerapan sistem Arduino sebagai tugas akhir dengan judul Implementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Gerbang Berbasis Arduino. 1
2 1.2 Perumusan Masalah Sesuai dengan alasan pemilihan judul, maka yang menjadi permasalahan di dalam tugas akhir ini: 1. Bagaimana merancang sistem pengendali gerbang pada Arduino? 2. Bagaimana merancang interface Arduino ke Android berbasis bluetooth? 3. Bagaimana mengimplementasikan boarduino pada Android? 1.3 Batasan Masalah Oleh karena permasalahan dan keterbatasan waktu serta pengetahuan penulis dan agar pembahasan tidak menyimpang dari tujuan maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: 1. Perancangan dan pembuatan sistem ini berbasis Arduino. 2. Sistem ini hanya bekerja pada ponsel Android yang telah diprogram. 3. Ponsel yang digunakan adalah ponsel Android yang memiliki bluetooth. 4. Perintah pengendali yang diprogram hanya menggeser gerbang ke kiri atau ke kanan. 1.4 Tujuan Tugas Akhir Tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Menyelesaikan pendidikan Diploma 3 Teknik Komputer Politeknik Negeri Medan. 2. Membuat sebuah sistem yang dapat melakukan kendali perangkat elektronik secara langsung dan terjadwal menggunakan Arduino dan smartphone. 3. Mempermudah pekerjaan dalam hal membuka dan menutup gerbang. 1.5 Manfaat Tugas Akhir Manfaat yang dapat diberikan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bagi dunia akademik dan ilmu pengetahuan, khususnya Politeknik Negeri Medan a. Sebagai pembelajaran tentang Arduino dan motor DC.
3 b. Sebagai referensi tambahan dalam menyelesaikan kasus permasalahan yang menyerupai tugas akhir ini. 2. Bagi pengguna (user) a. Memudahkan pekerjaan dalam hal membuka dan menutup gerbang. 3. Bagi penulis a. Menambah pengetahuan penulis dalam bidang elektronika. b. Menambah keterampilan penulis dalam membuat program menggunakan Arduino. c. Untuk mengimplementasikan ilmu yang telah diperoleh selama mengikuti bangku perkuliahan dan untuk mengaplikasikan pengetahuan di dalam perancangan dan pembuatan sebuah sistem menggunakan Arduino, bluetooth dan Android. 1.6 Metodologi Tugas Akhir Metodologi yang digunakan dalam tugas akhir ini meliputi: 1. Studi Literatur Pada tahap ini akan diadakan studi literatur tentang bagaimana perancangan alat dan pemrograman Arduino, serta sistem kerja dari bluetooth. Pemrograman yang digunakan pada Arduino adalah bahasa C. 2. Pengumpulan Data Metode kepustakaan (library research), mengumpulkan data yang diperoleh dengan cara mengumpulkan data melalui buku-buku dan sumber-sumber lain (internet) yang relevan dengan permasalahan yang dihadapi dalam hal ini tentang bagaimana Arduino diprogram. 3. Perancangan Sistem Dari data yang didapatkan, selanjutnya dilakukan analisa dan perencanaan terhadap sistem yang akan dibuat dalam tugas akhir ini, yang meliputi perancangan aturan sistem, analisa data dan perancangan interface. 4. Pembuatan Sistem Pelaksanaan dari sistem yang telah dibuat yang meliputi implementasi pada coding, perancangan rangkaian Arduino pada papan PCB dan design dalam pembuatan perangkat lunak pada smartphone.
4 5. Pengujian dan Evaluasi Pengujian dan evaluasi dimaksudkan untuk memenuhi sejauh mana sistem yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan requirement sistem yang diharapkan. 6. Pembuatan Laporan Membuat dokumentasi dari semua tahapan proses di atas berupa laporan yang berisi tentang dasar teori dan hasil tugas akhir ini. 1.7 Penyusunan Tugas Akhir Merupakan tahap untuk menyusun hasil penelitian secara sistematis berdasarkan aturan yang ada. 1.8 Sistematika Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyusun secara sistematik agar lebih jelas dan dapat dipahami. Adapun sistematika yang penulis susun adalah sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, batasan masalah, tujuan dan sasaran, metodologi serta sistematika pembahasan dari tugas akhir ini. BAB 2 LANDASAN TEORI Bab ini membahas mengenai teori-teori yang berkaitan dengan penyelesaian tugas akhir, yang didapatkan dari berbagai macam buku serta sumber-sumber yang terkait lainnya dimana adanya saling berhubungan dengan pembuatan tugas akhir ini. BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan sistem. Perancangan tugas akhir ini dibagi dalam dua bagian, yaitu perancangan sistem perangkat keras Arduino dan integrasi atau pengujian kerja antara perangkat keras dan perangkat lunak. Setelah tahap perancangan selesai dibuat maka sebagai langkah selanjutnya adalah
5 BAB 4 BAB 5 implementasi dari tahap perancangan tersebut. Sama halnya dengan tahap perancangan, tahap implementasi dibagi dalam tiga bagian utama yaitu meliputi: implementasi perangkat keras, proses koneksi perangkat lunak dan proses cara kerja gerbang dalam hal membuka dan menutup. Tahap implementasi ini menampilkan hasil masing-masing bagian dari tahap perancangan yang telah dibuat. IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN Bab ini menyajikan dan menjelaskan beberapa upaya pengujian aplikasi yang diprogram dari Android ke Arduino untuk melihat hasil dari output pada gerbang. PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dari uji coba perangkat lunak dan saran untuk pengembangan, perbaikan serta penyempurnaan terhadap aplikasi yang telah dibuat. 1.9 Sumber-Sumber Daya Adapun sumber-sumber daya yang diperlukan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Boarduino sebagai aplikasi penghubung modul bluetooth. 2. Perangkat pendukung seperti laptop dan handphone Android. 3. Arduino sebagai mikrokontroler dan PCB sebagai papan relay serta komponen elektronika lainnya. 4. Sumber-sumber pustaka seperti buku-buku panduan, e-book dan contohcontoh sistem lain yang menggunakan Arduino.