BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem keamanan kompleks perumahan one gate system dengan aplikasi monitoring dan sensor pendeteksi gerakan. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keseluruhan, yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja. Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler Arduino sebagai pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta penjelasan mengenai keterkaitan sensor untuk memenuhi spesifikasi tampilan aplikasi monitoring yang ada (Tampilan indikator penerobosan rumah dan tampilan gambar dari kamera monitoring). Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari sensor, serta perancangan aplikasi monitoring yang terdapat pada komputer. 3.1. Gambaran Alat Sistem yang dirancang oleh penulis adalah prototype sistem keamanan pada sebuah kompleks perumahan one gate system yang menggunakan sebuah komputer sebagai user interface untuk aplikasi monitoring nya. Sistem ini memiliki 3 bagian utama yaitu bagian sensor pada tiap rumah untuk mendeteksi penerobos, bagian monitoring yang berfungsi sebagai pusat monitoring pada pos keamanan, bagian battery back up yang berfungsi untuk sumber daya listrik cadangan jika terjadi mati listrik. Bagian sensor terpasang pada setiap rumah dan digunakan untuk mendeteksi penerobos. Sensor yang digunakan pada sistem ini menggunakan tiga sensor, yaitu sensor IR (Passive Infrared), PIR (Passive Infrared Receiver) dan RFID (Radio Frequency Identification) untuk setiap rumah. Sensor IR dipasang di dekat pintu rumah dan sensor PIR dipasang di ruang tengah pada bagian dalam rumah untuk mendeteksi jika ada orang yang mencoba menerobos rumah tanpa terlebih dahulu mematikan fungsi alarm dengan cara menempelkan RFID tag ke RFID reader. RFID reader dipasang pada bagian teras rumah berfungsi untuk mematikan fungsi alarm saat pemilik ingin 10
memasuki rumah. Semua sensor dan buzzer terhubung dengan Arduino Uno pada masing masing rumah. Jika terdeteksi ada penerobos maka sistem akan menyalakan buzzer pada rumah dan mengirimkan data peringatan ke Arduino Mega yang terdapat pada pos petugas keamanan. Ketika penghuni sedang berada di dalam rumah dan fungsi alarm sedang mati, terdapat saklar didalam rumah yang berfungsi untuk menyalakan buzzer pada rumah jika terjadi hal hal yang tidak diinginkan. Saat pemilik ingin meninggalkan rumah dalam keadaan kosong, maka pemilik harus mengaktifkan kembali fungsi alarm dengan cara menempelkan kembali RFID tag ke RFID reader. Selain tag RFID milik penghuni, terdapat juga RFID tag master milik kepala petugas keamanan yang berfungsi untuk mematikan buzzer pada rumah jika pelaku tindak penerobosan sudah diamankan sedangkan penghuni sedang tidak berada dirumah. Bagian monitoring terdiri dari Arduino Mega 2560, modul GSM Sim800L, kamera monitoring dan aplikasi monitoring. Arduino Mega 2560 dan kamera monitoring terhubung dengan komputer di pos petugas keamanan yang berfungsi sebagai pusat monitoring pada sistem keamanan. Arduino Mega 2560 akan menerima data peringatan dari Arduino Uno pada rumah yang mengalami tindak penerobosan. Arduino Mega 2560 akan mengolah data peringatan tersebut dengan memberi perintah kepada modul GSM Sim800L untuk mengirimkan sms ke nomor handphone pemilik rumah yang diterobos dan menampilkan indikator rumah yang diterobos melalui aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan. Aplikasi monitoring dibuat menggunakan aplikasi visual basic. Aplikasi monitoring berfungsi untuk menampilkan dan merekam hasil gambar dari kamera monitoring yang dipasang di dalam kompek perumahan, menampilkan indikator keamanan rumah, dan membuat sebuah data log jika terdapat RFID tag master yang digunakan untuk mematikan fungsi alarm pada rumah. Data log ini bertujuan untuk mencatat setiap kali RFID tag master dipakai sehingga tidak dapat disalahgunakan. Bagian battery back up bekerja sebagai sumber listrik cadangan sehingga sistem tetap dapat menyala saat terjadi mati listrik. Battery back up menggunakan power bank dengan kapasitas 10.000 mah. Arduino Uno pada setiap rumah menggunakan power supply switching sebagai sumber listrik, namun juga terhubung dengan powerbank. 11
Power supply switching dan powerbank terhubung dengan relay sebelum terhubung dengan Arduino Uno. Relay berfungsi untuk memindahkan sumber listrik secara otomatis dari power supply switching menjadi powerbank jika terjadi pemadaman listrik yang mengakibatkan power supply switching berhenti bekerja. Relay juga akan memindahkan sumber listrik kembali ke power supply switching jika power supply switching sudah menyala kembali. Sedangkan Arduino Mega 2560 mendapatkan sumber listrik dari komputer pos petugas keamanan yang berupa laptop yang memiliki battery, sehingga tetap dapat menyala saat terjadi pemadaman listrik. Rancangan kompleks perumahan yang direalisasikan hanya memiliki 2 rumah, akan tetapi terdapat dipswitch 8 saklar yang terhubung dengan Arduino Mega 2560 pada pos petugas keamanan sehingga sistem dapat melakukan simulasi hingga 16 rumah penghuni. Ketika saklar nomor 1 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 1 dan rumah nomor 2. Saat saklar nomor 2 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 3 dan rumah nomor 4. Begitu seterusnya hingga saklar dipswitch nomor 8 ditekan maka rumah pada rancangan maket akan menjadi rumah nomor 15 dan rumah nomor 16. Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem. 12
3.2. Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras pada rancangan skripsi ini meliputi rancangan maket perumahan dan perangkat elektronik. Rancangan maket perumahan memiliki dimensi ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm. Rancangan maket perumahan ini digunakan untuk simulasi kondisi pada kompleks perumahan one gate system yang sesungguhnya. Rancangan maket ini ditunjang dengan perangkat elektronik yang digunakan untuk penunjang perancangan. Adapun perangkat yang digunakan yaitu : Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560. Board mikrokontroler jenis Arduino Uno Modul sensor IR, PIR, dan RFID reader. Dipswitch 8 saklar, saklar tekan, modul GSM SIM800L, dan buzzer. Power supply switching 5v, relay 5v, dan powerbank 1000mAH. Gambar 3.2.1. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Depan. 13
Gambar 3.2.2. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Atas. Gambar 3.2.3. Realisasi Perangkat Keras Maket Perumahan. 14
Keterangan gambar : Ukuran maket perumahan : 1. Rumah penghuni nomor 1. 2. Sensor IR pada pintu rumah 1. Panjang = 50 cm 3. Sensor PIR di dalam rumah 1. Lebar = 50 cm 4. RFID pada teras rumah 1. 5. Rumah penghuni nomor 2. 6. Sensor IR pada pintu rumah 2. 7. Sensor PIR di dalam rumah 2. 8. RFID pada teras rumah 2. 9. Pagar kompleks perumahan 10. Pos petugas keamanan. 11. Gerbang utama kompleks. 12. Buzzer rumah 1 13. Buzzer rumah 2 14. Kamera monitoring 3.3. Perancangan Elektronika Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan skripsi ini terdiri dari bagian utama sebagai berikut : Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 yang terhubung dengan dipswitch,modul GSM SIM800L, dan buzzer. Board mikrokontroler jenis Arduino Uno yang terhubung dengan modul sensor IR, PIR, RFID reader,saklar tekan, dan buzzer. Relay 5V yang terhubung dengan power supply switching 5V dan powerbank 10000mAh sebagai battery back up. 15
3.3.1. Arduino Mega 2560 sebagai pusat monitoring sistem Pengendali utama pada skripsi ini menggunakan board Arduino Mega 2560 sebagai pusat monitoring sistem dan Arduino Uno sebagai pengirim informasi data dari setiap rumah. Sebagai pusat monitoring sistem, tugas mikrokontroler Arduino Mega 2560 antara lain : 1. Melakukan komunikasi dengan komputer menggunakan komunikasi serial. 2. Mengolah data yang didapat dari Arduino Uno yang berupa hasil pembacaan sensor PIR, IR, dan RFID reader. 3. Membaca inputan dari dipswitch sebagai penentu nomor rumah yang ingin di monitoring. 4. Mengirim data-data dari Arduino Uno yang telah diolah kepada komputer untuk diolah oleh aplikasi monitoring. 5. Mengirimkan perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan SMS ke nomor penghuni rumah jika menerima data bahwa terjadi tindak penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno. 6. Menyalakan buzzer pada pos petugas keamanan jika menerima data bahwa terjadi tindak penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno 16
Tabel 3.3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan Nama Port Fungsi PORT 2 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 1 PORT 3 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 2 PORT 4 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 3 PORT 5 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 4 PORT 6 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 5 PORT 7 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 6 PORT 8 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 7 PORT 9 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 8 PORT 13 Terhubung dengan input vcc pada buzzer PORT 51 Terhubung dengan pin RX dari modul GSM SIM800L PORT 53 Terhubung dengan pin TX dari modul GSM SIM800L PORT POWER 5V Terhubung dengan input vcc pada dipswitch dan input vcc pada Modul GSM Sim800L PORT GND Terhubung dengan pin GND pada modul GSM SIM 800L dan pin GND pada dipswitch PORT TX 1 Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 1 PORT RX 1 Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 1 PORT TX 2 Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 2 PORT RX 2 Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 2 Gambar 3.3.1.1. Skema Arduino Mega 2560 dengan modul GSM SIM800L 17
Gambar 3.3.1.2. Skema Arduino Mega 2560 dengan dipswitch, buzzer, dan Arduino Uno 3.3.2 Arduino Uno sebagai pengirim data monitoring Skripsi ini membutuhkan Arduino Uno sebagai pembaca data hasil keluaran dari sensor IR, PIR, RFID reader dan saklar pada masing-masing rumah. Sensor IR dan PIR yang mendeteksi gerakan dari penerobos akan menghasilkan sinyal HIGH yang kemudian diterima oleh Arduino Uno melalui PORT. Keluaran dari saklar saat kondisi ON juga akan menghasilkan sinyal HIGH dan akan diterima oleh PORT Arduino Uno. Sensor RFID reader akan mendeteksi jika terdapat RFID tag dan membaca data yang terdapat didalamnya untuk kemudian membandingkannya dengan RFID tag penghuni rumah. Jika sesuai dengan RFID tag milik penghuni rumah atau RFID tag master milik kepala petugas keamanan, maka Arduino Uno akan menonaktifkan fungsi alarm dan menyalakan led indikator untuk menyatakan bahwa fungsi alarm sedang OFF, sehingga penghuni dapat memasuki rumah tanpa terdeteksi sebagai penerobos. Setiap rumah memiliki masing-masing 1 Arduino Uno dan 1 modul sensor IR, PIR, dan RFID reader. Berikut skema konfigurasi pin antara modul sensor dengan Arduino Uno pada tiap rumah : 18
Tabel 3.3.2. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Uno yang digunakan Nama Port Fungsi PORT 2 Terhubung dengan keluaran data dari sensor IR PORT 3 Terhubung dengan keluaran data dari sensor PIR PORT 4 Terhubung dengan pin vcc dari led indikator PORT 5 Terhubung dengan pin vcc dari buzzer PORT 8 Terhubung dengan pin OUT dari saklar tekan PORT 9 Terhubung dengan pin RST dari RFID reader PORT 10 Terhubung dengan pin SDA dari RFID reader PORT 11 Terhubung dengan pin MOSI dari RFID reader PORT 12 Terhubung dengan pin MISO dari RFID reader PORT 13 Terhubung dengan pin SCK dari RFID reader PORT POWER 3,3V Terhubung dengan pin vcc dari RFID reader PORT POWER 5V Terhubung dengan pin vcc dari IR, PIR, saklar tekan PORT GND Terhubung dengan pin GND dari sensor IR, PIR, RFID, led indikator, dan buzzer PORT TX 1 Terhubung dengan PORT RX pada Arduino Mega 2560 PORT RX 1 Terhubung dengan PORT TX pada Arduino Mega 2560 Gambar 3.3.2.1. Skema Arduino Uno dengan sensor IR dan PIR. 19
Gambar 3.3.2.2. Skema Arduino Uno dengan sensor RFID reader. Gambar 3.3.2.3. Skema Arduino Uno dengan saklar tekan, buzzer, dan led indikator. 3.3.3. Relay sebagai penghubung sumber listrik Pada perancangan ini menggunakan relay sebagai saklar yang menghubungkan keluaran dari power supply switching dan keluaran dari powerbank untuk menghidupkan Arduino Uno pada tiap rumah. Relay yang digunakan sendiri merupakan relay 5V, yang berarti relay aktif apabila mendapat tegangan DC sebesar 5V dari power supply switching 5V. Dengan kata lain jika relay mendapat input tegangan dari power supply switching 5V, maka Arduino Uno akan mendapatkan sumber listrik dari power supply switching Saat terjadi pemadaman listrik dan power supply switching berhenti bekerja, maka relay akan mati. Relay dalam kondisi mati tersebut akan mengalirkan sumber listrik dari powerbank yang berfungsi sebagai battery back up. Ketika listrik sudah menyala kembali dan power supply switching sudah kembali hidup, maka relay kembali ON dan Arduino Uno akan dinyalakan dengan sumber listrik dari power supply switching. 20
Gambar 3.3.3. Skema Relay yang Digunakan. 3.4. Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang digunakan pada skripsi ini. Yang pertama akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang bekerja sebagai pusat monitoring sistem yang melakukan komunikasi dengan Arduino Uno dan aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan. Yang kedua akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler Arduino Uno yang bekerja sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah dan melakukan komunikasi dengan Arduino Mega 2560. Yang ketiga akan dibahas perancangan sistem aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan yang digunakan untuk menampilkan data monitoring kompleks perumahan dan gambar dari kamera monitoring. 3.4.1 Program Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan sebagai pusat monitoring data pada pos petugas keamanan. Program dimulai dari menunggu inputan data dari dipswitch. Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan dari saklar pada dipswitch sebagai nomor rumah yang akan di monitoring. Kemudian Arduino Mega 2560 akan menerima data monitoring sensor dari Arduino Uno pada setiap rumah. Setelah itu Arduino Mega 2560 akan mengirim data inputan nomor rumah dari dipswitch dan data hasil monitoring dari Arduino Uno kepada aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan. Jika terjadi tindak penerobosan pada salah satu rumah, maka Arduino Mega 2560 akan menyalakan buzzer pos petugas keamanan dan mengirimkan perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan info melalui SMS bahwa telah terjadi tindak penerobosan kepada nomor handphone pemilik rumah yang dimaksud. Berikut adalah diagram alir program mikrokontroler Arduino Mega 2560 pada sistem yang dibuat : 21
Gambar 3.4.1. Diagram Alir Program pada Arduino Mega 2560 sebagai Pusat Monitoring 3.4.2. Program Mikrokontroler Arduino Uno Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Uno yang digunakan sebagai sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah. Program dimulai dari mengaktifkan sensor IR, PIR, dan RFID. Pada saat ini fungsi alarm sudah ON. Setelah itu Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan RFID tag pada RFID reader. Jika RFID tag sesuai dengan RFID tag milik penghuni atau sesuai dengan RFID tag master milik kepala petugas keamanan, Arduino Uno akan mematikan fungsi sensor dan menyalakan led indikator (fungsi alarm OFF). Saat fungsi alarm OFF, jika Arduino Uno mendeteksi terdapat inputan dari saklar tekan maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer. 22
Ketika terdapat input RFID tag yang sesuai dengan milik penghuni atau sesuai dengan milik kepala petugas keamanan maka Arduino Uno akan menyalakan kembali fungsi sensor (fungsi alarm ON). Ketika sensor mendeteksi penerobos pada saat fungsi alarm sedang ON, maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer dan mengirimkan data peringatan kepada Arduino Mega 2560. Gambar 3.4.2. Diagram Alir Program pada Arduino Uno sebagai Pengirim Data dari Setiap Rumah. 3.4.3. Aplikasi Monitoring pada Komputer Pos Petugas Keamanan Aplikasi monitoring ini dikendalikan oleh komputer melalui komunikasi serial dengan Arduino Mega 2560. Aplikasi monitoring ini merupakan aplikasi windows. Aplikasi ini digunakan untuk membaca inputan data dari Arduino Mega 2560, menampilkan data monitoring rumah dan menampilkan gambar dari kamera monitoring. Pertama, aplikasi monitoring akan melakukan cek data nomor rumah dari Arduino Mega 2560. Jika terdapat input data, aplikasi akan menampilkan indikator monitoring rumah serta memulai perekaman video dengan format MPEG. Jika aplikasi 23
monitoring menerima input data peringatan tindak penerobosan dari Arduino Mega 2560, maka aplikasi akan menampilkan indikator peringatan pada rumah tersebut. Berikut adalah diagram alir program windows yang dibuat : Gambar 3.4.3.1 Diagram Alir Program Aplikasi Monitoring Program aplikasi monitoring ini dibuat dengan menggunakan program Visual Studio. Aplikasi monitoring dimulai dengan window yang menampilkan hasil gambar dari kamera monitoring dan indikator saat kondisi rumah aman. Terdapat 16 indikator rumah agar dapat dilakukan simulasi hingga 16 rumah penghuni. Tombol reset digunakan untuk mengembalikan tampilan aplikasi monitoring menjadi seperti semula saat kondisi semua rumah aman. 24
Gambar 3.4.3.2 Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Kondisi Aman. Pada awalnya semua indikator rumah tersebut berwarna hijau. Jika terjadi tindak penerobosan pada sebuah rumah, maka indikator rumah pada aplikasi monitoring pada rumah tersebut akan berubah menjadi merah. Sebagai contoh, ketika terjadi penerobosan pada rumah nomor 1 maka tampilan indikator monitoring rumah 1 akan menjadi seperti berikut ini : Gambar 3.4.3.3. Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Terjadi Penerobosan Pada Rumah Nomor 1. 25