PERANCANGAN PROTOTIPE SMART BUILDING BERBASIS ARDUINO UNO Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh : NAMA : MARATUR GABE SIMANJUNTAK NIM : 060402011 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK MEDAN 2012
ABSTRAK Terkadang kita harus meninggalkan rumah dalam keadaan kosong untuk waktu yang lama dan kita sering berpikir untuk menghidupkan lampu di suatu ruangan di rumah kita ketika malam hari dan mematikannya ketika pagi hari. Tekadang kita juga lupa untuk mematikan sebuah alat elektronik ketika kita meninggalkan rumah dan kita tidak memiliki waktu yang cukup untuk kembali dan mematikannya. Kita dapat mengatasi masalah tersebut dengan membangun sebuah smart building. Pada smart building setiap peralatan listrik yang berada di dalamnya dihubungkan ke sebuah perangkat yang dapat memantau dan mengontrol peralatan tersebut. Perangkat tersebut terhubung ke jaringan komputer, sehingga dapat dikendalikan melalui jarak jauh Tugas akhir ini membahas bagaimana merancang dan mengimplementasikan prototipe smart building berbasis arduino uno. Peralatan listrik dihubungkan ke protototipe yang dirancang kemudian dikendalikan melalui aplikasi web browser yang terdapat pada komputer pribadi atau telepon genggam. Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328 sebagai chip utamanya. Arduino uno diprogram menggunakan bahasa pemrograman arduino.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang berjudul: PERANCANGAN PROTOTIPE SMART BUILDING BERBASIS ARDUINO UNO Adapun Tugas Akhir ini di buat untuk memenuhi syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama menjalani proses pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus kepada: 1. Kedua Orang tua saya yang tercinta P. Simanjuntak dan E. Sianturi, dan kepada abang dan kakak saya yang selalu memberi dukungan, doa, dan kasih sayang kepada saya. 2. Fakhruddin Rizal Batubara, S.T., M.T.I. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, yang atas bantuan, dukungan dan arahan beliau saya dapat menyelesaikan tugas akhir saya. 3. Bapak Ir. Zahiful Bahri, MSc. selaku dosen wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT- USU dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 6. Teman teman Stambuk 2006, terutama teman-teman seperlesan dan seperjuangan disisa waktu akademis, atas bantuan dan dukungannya selama ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2012 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Metode Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Smart Building... 6 2.2 Arduino... 7 2.2.1 Arduino Uno... 8 2.2.1.1 Pin Masukan dan Keluaran Arduino... 9 2.2.1.2 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno... 11 2.2.1.3 Peta Memori Arduino Uno... 12 2.2.1.3.1 Memori Program... 12 2.2.1.3.2 Memori Data... 13 2.2.1.3.3 Memori Data EEPROM... 14 2.2.2 Arduino Ethernet Shield... 14 2.2.3 Bahasa Pemrograman Arduino... 15 2.2.3.1 Struktur... 16
2.2.3.2 Konstanta... 17 2.2.3.3 Fungsi Masukan dan Keluaran Digital... 19 2.2.3.4 PROGMEM... 20 2.2.4 Arduino Development Environment... 23 2.3 Relay... 26 2.4 Transistor NPN 2N2222... 27 2.5 HTTP Request Message... 28 2.6 Query String... 30 BAB III PERANCANGAN PERANGKAT 3.1 Gambaran Umum Sistem... 32 3.2 Perancangan Perangkat Keras... 33 3.2.1 Arduino Web Server... 34 3.2.2 Rangkaian Pengendali Relay... 35 3.3 Perancangan Perangkat Lunak... 38 3.3.1 Halaman Web Smart Building... 39 3.3.2 Inisialisasi Program... 42 3.3.3 Fungsi Setup... 44 3.3.4 Fungsi Loop... 45 3.3.5 Fungsi Kerjakan... 48 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Metode Pengujian... 50 4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali Relay... 50 4.3 Pengujian Arduino Web Server... 51 4.4 Pengujian Keseluruhan... 53 4.5 Analisa Prototipe Smart Building... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 56 5.2 Saran... 56
DAFTAR PUSTAKA... 58 LAMPIRAN A... 59 LAMPIRAN B... 63
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Blok Diagram Arduino Board... 8 Gambar 2.2 Arduino Uno... 9 Gambar 2.3 Peta Memori Program ATMega 328... 12 Gambar 2.4 Peta Memori Data ATMega 328... 13 Gambar 2.5 Ethernet Shield... 15 Gambar 2.6 Arduino Development Environment... 24 Gambar 2.7 1. Kumparan tidak diberi arus 2. Kumparan diberi arus... 27 Gambar 2.8 Transistor 2N2222... 28 Gambar 3.1 Diagram Blog Sistem... 32 Gambar 3.2 Arduino Web Server... 33 Gambar 3.3 Konfigurasi Bus SPI Untuk Ethernet Shield... 34 Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali Relay... 35 Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan... 37 Gambar 3.6 Diagram Alir Prototipe Smart Building... 39 Gambar 3.7 Halaman Web Smart Building... 40 Gambar 4.1 Konfigurasi Alamat IP Komputer... 51 Gambar 4.2 Tampilan Command Prompt Jika Koneksi Berhasil... 52 Gambar 4.3 Tampilan Halaman Web Smart building... 52 Gambar 4.4 Tampilan Halaman Web Ketika Seluruh Lampu Hidup... 53