BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras yang akan digunakan dalam Pengontrolan Dan Monitoring Ruang Kelas Dengan Menggunakan Controller Board ARM2368 ini adalah Controller Board ARM2368 sebagai pengontrol dan mengolah data yang masuk melalui TCP/IP, modul relay untuk mengontrol lampu dan komputer, Room Control Panel sebagai pengontrol terpusat dalam ruangan, rangkaian sensor LDR sebagai pendeteksi kondisi lampu, modul infrared sebagai pengendali AC, sensor power komputer sebagai pendeteksi kondisi komputer, serta modul infrared pengendali AC. 3.1.1 Blok Diagram Sistem Aplikasi Monitoring Hub Sensor LDR 1 Controller Board ARM2368 Room Control Panel Sensor LDR 1 Controller Board ARM2368 Room Control Panel Sensor LDR 2 Sensor LDR 2 Sensor LDR 3 Relay Board Lampu 1 Sensor LDR 3 Relay Board Lampu 1 Sensor Power Komputer Lampu 2 Lampu 3 Sensor Power Komputer Lampu 2 Lampu 3 Air Conditioner Air Conditioner LCD Projector Ruangan 1 Komputer LCD Projector Ruangan 1 Komputer Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Komputer yang berperan sebagai server akan mengirimkan perintah kontrol melalui TCP/IP dalam format string yang telah ditentukan. Selanjutnya, controller board ARM2368 akan bekerja sebagai controller yang mengolah data 30
31 yang diterima. Pengontrolan dari sistem akan meliputi lampu dan komputer dengan pemberian arus listrik melalui relay serta LCD projector melalui pemberian command string via komunikasi serial. Room Control Panel sebagai centralized in-room controller dihubungkan dengan controller board dan berfungsi untuk: melakukan update status alat pada controller board yang kemudian dilaporkan via TCP/IP; melakukan pemanggilan bantuan teknis; serta dapat digunakan selama koneksi TCP/IP berlangsung. Pemantauan dapat dilakukan melalui aplikasi pada komputer dengan tampilan aplikasi monitoring sehingga status lampu, komputer, dan umur lampu pada LCD projector dapat diketahui secara remote dan memudahkan dalam maintenance peralatan yang ada di dalam ruangan. 3.1.2 Modul Relay Gambar 3.2 Rangkaian Modul Relay Modul relay digunakan untuk mengalirkan atau memutuskan arus listrik alternative current (AC), yang dikontrol oleh pin P2[0-3] pada controller board. Misalkan bila pin P2.0 pada controller board diberi logic low maka optocoupler akan aktif dan mengakibatkan transistor (Q1) dan kumparan pada relay menjadi
32 tidak aktif, sehingga lampu juga tidak aktif. Sebaliknya bila pin P2.0 controller board diberi logic high maka optocoupler tidak aktif dan mengakibatkan transistor (Q1) dan kumparan pada relay menjadi aktif, sehingga lampu juga aktif. Optocoupler dipergunakan untuk mengamankan tegangan tinggi yang dapat terjadi pada modul relay dengan mengisolasikan sumber daya antara controller board dengan modul relay. Dioda pada modul relay dipergunakan untuk mencegah terjadinya arus balik listrik, yang dapat berasal dari induksi medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan pada relay. 3.1.3 Room Control Panel Komponen Tipe Jumlah Resistor 100 Ω 4 1K Ω 4 Relay SPST 4 Transistor BC547 4 Diode 1N4007 4 Optocoupler 4N35 3 Lampu AC 220V 3 Tabel 3.1 Daftar Komponen Modul Relay Gambar 3.3 Rangkaian Control Panel
33 Room Control Panel dipergunakan untuk memberikan inputan pada controller board. Resiko bouncing pada push button diatasi dengan memberikan delay yang tepat pada code program utama melalui uji coba yang telah dilakukan. Pin P0.4 pada controller board akan mendapat logic low bila push button ditekan atau terhubung, sedangkan bila push button tidak ditekan atau terhubung maka pin P0.4 akan mendapat logic high. Komponen Tipe Jumlah Resistor 1K Ω 8 10K Ω 8 Push Button 8 Tabel 3.2 Daftar Komponen Room Control Panel 3.1.4 Sensor Lampu Dengan LDR Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Lampu Dengan LDR Sensor lampu dipergunakan untuk memberikan feedback pada controller board terhadap status lampu. Pin P0.16 pada controller board akan mendapat logic low bila transistor (Q2) aktif sebaliknya bila transistor tidak aktif maka pin
34 P0.16 akan mendapat logic high. Transistor diaktifkan atau dinonaktifkan oleh tegangan yang diterima, dengan ditentukannya besar hambatan dari trimpot dan LDR sebagai pembagi tegangan. Hambatan dari LDR akan lebih kecil bila mendapat intensitas cahaya lebih besar, sebaliknya hambatan LDR akan lebih besar bila mendapat intensitas cahaya lebih kecil. Penggunaan trimpot digunakan untuk menyesuaikan hambatan yang diterima oleh LDR sehingga transistor dapat diaktifkan atau dinon-aktifkan. Komponen Tipe Jumlah Resistor 1K Ω 6 LDR 10K Ω 3 Trimpot 10K Ω 3 Transistor BC547 3 Led Green 3 Tabel 3.3 Daftar Komponen Sensor Lampu Dengan LDR 3.1.5 Sensor Kondisi Power Komputer Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Kondisi Power Komputer Power indicator digunakan untuk memberikan feedback pada controller board terhadap status computer aktif atau tidak aktif. Power indicator
35 mengeluarkan tegangan 5V bila komputer diaktifkan, sedangkan bila komputer dinonaktifkan maka power indicator tidak akan mengeluarkan tegangan. Transistor (Q3) pun akan aktif bila mendapat tegangan dari power indicator, P0.15 hanya bisa mendapat logic low atau tidak dikarenakan program utama hanya akan mendeteksi input terhadap logic low. Komponen Tipe Jumlah Resistor 1K Ω 1 Transistor BC547 1 Tabel 3.4 Daftar Komponen Sensor Kondisi Power Komputer 3.1.6 Modul Infrared Gambar 3.6 Rangkaian Modul Infrared Modul infrared dipergunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan Air Conditioner. Pin P2.5 pada controller board akan memberikan logic low atau high, terhadap pin PB1 pada modul infrared. Bila pin PB1 mendapat logic low maka perintah sinyal on atau off pada modul infrared akan dikeluarkan, sebaliknya bila mendapat logic high sinyal tidak akan dikeluarkan. Sinyal on atau off dikeluarkan oleh pin PB0 dan dihubungkan oleh transistor (Q1), bila transistor aktif, maka infrared juga aktif sebaliknya bila transistor tidak aktif
36 maka infrared juga tidak aktif. Led pada modul infrared dipergunakan untuk indikator mikrokontroler attiny13 tersebut bekerja atau tidak. Komponen Tipe Jumlah Microcontroller Attiny13 1 Push button 1 Led RED 1 Infared 1 1K Ω 2 Resistor 2K5 Ω 1 100 Ω 1 Capasitor 100nf 1 Transistor BC547 1 Tabel 3.5 Daftar Komponen Modul Infrared 3.2 Perancangan Perangkat Lunak Gambar 3.7 Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak Sistem Secara Umum
37 Secara umum, program yang ada pada microcontroller LPC2368 akan menerima initial state yang dikirimkan dari server melalui aplikasi monitoring. Status yang diterima akan diproses oleh mikrokontroler untuk mengendalikan alat-alat yang telah ditentukan. Status akan diperbaharui setelah pengontrolan dilakukan. Peralatan lampu dan komputer memiliki fitur feedback status dari sensor sehingga pemantauan kondisi dapat dilakukan lebih mudah. Room control panel sebagai pengontrol terpusat di dalam ruangan memiliki fungsi yang hampir sama aplikasi monitoring, namun dengan fungsi pengontrolan searah sehingga tidak memiliki fitur monitoring. 3.2.1 Diagram Alir Aplikasi Pengontrolan Sistem Pada PC Gambar 3.8 Diagram Alir Aplikasi Monitoring Pada PC
38 Algoritma yang digunakan pada aplikasi Pengontrolan Dan Monitoring Ruang Kelas Dengan Menggunakan Controller Board ARM2368 dimulai dengan koneksi controller board dengan server melalui koneksi TCP/IP. Penentuan tipe LCD harus dilakukan terlebih dahulu agar LCD projector dapat dikendalikan. Kemudian pengontrolan peralatan yang terdapat dalam sistem dapat dilakukan dan server akan mengirimkan string berupa command pada controller board sesuai dengan kendali yang ditentukan pada aplikasi monitoring. Aplikasi akan mengecek apakah perintah yang dikirimkan pada LCD projector adalah perintah ON atau OFF. Apabila perintah ON, maka aplikasi akan menarik file log.txt yang berisi data waktu penggunaan LCD Projector dan menampilkannya dalam satuan menit. Apabila perintah OFF, maka aplikasi akan berhenti menampilkan waktu penggunaan lampu dan berhenti melakukan counter pada data yang akan ditampung pada log.txt. Sistem kemudian akan mengecek adanya perubahan pengaturan tipe LCD, apabila tipe berubah, maka sistem akan kembali melakukan tahap pengaturan awal kembali. Sistem juga akan mengecek apakah alarm berada pada kondisi aktif atau tidak, apabila aktif, maka aplikasi akan menampilkan alert pada tampilan aplikasi monitoring. Apabila koneksi terputus, aplikasi akan menampilkan popup window yang menyatakan bahwa koneksi terputus dan perlu dilakukan reset. 3.2.2 Perancangan Aplikasi Monitoring Pada PC Aplikasi monitoring yang digunakan memiliki fitur untuk: Menunjukkan IP komputer/server tujuan
39 Melakukan pengontrolan device dan menampilkan informasi mengenai kondisi alat terkini Menampilkan update status dari perubahan state pada controller board saat room control panel ditekan Menentukan tipe LCD yang digunakan dan informasi mengenai umur lampu Melakukan pemanggilan alarm Memberikan perintah untuk mematikan/menyalakan seluruh device yang ada secara bersamaan. 3.2.3 Perancangan Sistem Pengontrolan Lampu Gambar 3.9 Diagram Alir Sistem Pengontrolan Lampu
40 Saat sistem pengontrolan berjalan, status kondisi lampu akan diberikan oleh modul sensor LDR dan umpan baliknya akan diproses oleh controller board. Status lampu kemudian akan ditampilkan pada aplikasi monitoring. Sistem selanjutnya akan menunggu perubahan perintah yang berasal dari aplikasi monitoring atau room control panel. Pengontrolan hanya bisa dilakukan apabila perintah yang diberikan merupakan perintah yang berbeda dari kondisi terakhir lampu. Apabila kondisi terakhir yang dideteksi oleh sensor adalah OFF, maka sistem hanya akan bekerja saat diberikan perintah ON melalui aplikasi monitoring. Pemberian perintah OFF melalui aplikasi monitoring tidak merubah kondisi apapun pada sistem. 3.2.4 Perancangan Sistem Pengontrolan Komputer Gambar 3.10 Diagram Alir Sistem Pengontrolan Komputer
41 Saat sistem pengontrolan berjalan, status kondisi komputer akan didapatkan dari hasil perbandingan dengan operasi AND antara feedback yang diberikan oleh modul sensor power komputer dan balasan ping yang dikirim oleh aplikasi pada server ke IP komputer yang dituju. Apabila hasil perbandingan operasi AND didapatkan true, maka status ON akan ditampilkan pada aplikasi monitoring. Apabila hasil operasi AND didapatkan false, maka status OFF yang akan ditampilkan pada aplikasi monitoring. Sistem selanjutnya akan menunggu perubahan perintah yang berasal dari aplikasi monitoring atau room control panel. Pengontrolan hanya bisa dilakukan apabila perintah yang diberikan merupakan perintah yang berbeda dari kondisi terakhir komputer. Apabila kondisi terakhir yang dideteksi oleh sensor adalah OFF, maka sistem hanya akan bekerja saat diberikan perintah ON melalui aplikasi monitoring. Saat kondisi OFF, pemberian perintah OFF melalui aplikasi monitoring tidak merubah kondisi apapun pada sistem. Kondisi yang sama juga terjadi apabila dilakukan pengiriman perintah ON saat komputer sedang melakukan shutting down dimana status komputer masih dinyatakan ON pada aplikasi monitoring. 3.2.5 Format Perintah Kontrol Seluruh device yang dikontrol akan diwakili oleh satu bit dengan urutan: client:dev1;dev2;dev3;dev4;dev5,dev6; Bit 1 akan menandakan bahwa device aktif, bit 0 akan menandakan bahwa device tidak aktif. Untuk menyalakan seluruh device dikirimkan perintah:
42 client:1;1;1;1;1;1;. Pada saat update status, controller board akan mengirimkan data pada server dengan format yang sama yaitu client:1;1;1;1;1;1; yang kemudian akan diproses oleh aplikasi monitoring. 3.2.6 Format Penentuan Tipe LCD Projector Perbedaan command LCD projector dapat diset melalui: setlcd1: PON; POF; PON sebagai perintah on pada projector Panasonic PT-LB50S, POF sebagai perintah off pada projector Panasonic PT-LB50S.