BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Bab ini akan menjelaskan perancangan sistem keamanan rumah.

Rancangan sistem ini secara keseluruhan mencakup rancangan perangkat keras

(hardware) dan perangkat lunak (software). Rancangan perangkat keras berisi

penjelasan perancangan komponen perangkat keras yang digunakan dalam

sistem ini. Sedangkan perancangan perangkat lunak berisi perancangan program

dalam sistem keamanan rumah. Keterkaitan antar komponen dalam sistem ini

ditunjukan pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram blok sistem secara keseluruhan

Gambar 3.1 menjelaskan mikrokontroler Arduino UNO bertindak sebagai

pusat pengontrol sistem. Mikrokontroler mendapatkan masukan dari sensor PIR,

RFID sistem dan. Ketika sensor PIR mendeteksi suatu gerakan, maka sistem RFID

baru aktif. Setelah aktifnya sistem RFID tersebut, maka mikrokontroler akan

mengolah sistem. Ketika ada tag RFID yang terdeteksi, maka mikrokontroler

29

MICROCONTROLLER

Arduino uno

RFID Reader

PIR

LCD

GPRS Shield

Tag RFID

Relay Solenoid

Antena

akan memberikan keluaran berupa terbukanya slot solenoid pintu secara otomatis.

Tetapi jika ketika sistem RFID sudah aktif namun tidak ada tag yang terdeteksi

maka mikrokontroler akan memberikan keluaran berupa SMS pemberitahuan. Setiap

kondisi yang terjadi dari sistem ini juga tertampil pada display LCD.

3.1. Perancangan Perangkat Keras (hardware)

Perancangan perangkat keras pada sistem keamanan pintu rumah ini

meliputi peracangan modul pintu itu sendiri yang terdiri dari sensor PIR,

RFID, Mikrocontroller Arduino UNO, GPRS Shield, solenoid, dan relay.

3.1.1. Rangkaian power supply

Sebuah rangkaian elektronika yang terdiri dari komponen-komponen aktif

seperti IC dan transistor, agar dapat bekerja maka diperlukan sebuah sumber catu

daya.Modul mikrokontroller Arduino Uno memerlukan tegangan untuk catu daya

sebesar 12 volt seperti gambar 3.2.

Pembuatan rangkaian power supply

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply Mikrokontroller Arduino Uno

30

3.1.2. Rangkaian RFID

RFID adalah untuk membaca rangkaian kode-kode yang terdapat pada tag

card. Variasi kode dari tag card mencakup nilai 1-9 dan huruf A-Z sehingga setiap

tag card kecil kemungkinan berkode sama. Prinsip kerja alat ini sangatlah

sederhana, yaitu modul RFID RDM6300 terdapat antena yang mana antena ini

merupakan reader atau alat pembaca tag card, sehingga tag card harus didekatkan

ke antenna ini, antenna modul ini berupa lilitan yang membentuk persegi panjang,

dari antenna tersebut data dikirimkan ke bagian penerjemah input yang telah

terdapat pada modul, dari modul RDM6300 data dikirimkan ke mikrokontroller

melalui port RX dan TX

Tabel 3.1 Spesifikasi dan Parameter

31

Modul RFID RDM6300 ini memliki dua buah jenis mode output yaitu output TTL

interface RS232 data format dan WEIGAND, sehingga harus teliti didalam

pengaturan konfigurasinya, untuk mode output pada alat yang akan dibuat adalan

mode TTL interface data format. Untuk setting-an kedua mode output tersebut

seperti tabel 3.2

Tabel 3.2 Settingan untuk menentukan mode output yang digunakan

Gambar 3.3 RangkaianRFID

32

3.1.3. Rangkaian GPRS Shield

GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield

merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino Anda. Beroperasi pada

frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman

suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini

dikendalikan menggunakan  AT commands (GSM 07.07 ,07.05 dan SIMCOM

enhanced AT Commands). Kompatible dengan board Arduino UNO,

Duemilanove, Seeeduino, dan Mega, dan Arduino kompatible lainnya.

 

Gambar 3.4 Board GPRS Shield

Beberapa fitur tambahan pada versi terbaru GPRS shield ini adalah adanya

soft reset yang memudahkan saat inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield lebih

mudah.  Lalu tersedia slot baterai pada bagian belakang shield. Catatan saat

membuat sketch, setting baud-rate tidak kompatible pada 19200, jadi dapat

menggunakan pada baud-rate yang lain.

33

Gambar3.5 Rangkaian GPRSQuadband Shield V2.0

Perbedaan dengan versi sebelumnya adalah antenna yang dibuat compact,

sehingga tidak memerlukan ruang yang besar dan konsumsi daya yang sangat

rendah. 

Spesifikasi

Kompatible dengan Arduino UNO, DFRduino UNO, Seeeduino, Arduino

Mega, dll

Selectable interface between hardware serial port and software serial port

Quad band support: 850/900/1800/1900MHz

Support TCP/UDP protocols

Full control via AT commands set: Standard - GSM 07.07 & 07.05 and

Enhanced - SIMCOM AT Commands

2-in-1 headset jack

Convenient external SIM card holder

Low power consumption: 1.5mA(sleep mode)

34

Gambar 3.6 PinGPRS Shield

Gambar 3.7 RangkaianGPRS Dengan Arduino

Pada gambar 3.7 di atas bahan yang dibutuhkan untuk menggabungkan GPRS

Shield dengan Arduino adalah:

Arduino UNO Simple Pack, atau board Arduino kompatible lainnya

GPRS Shield V2.0

35

SIM Card

Battery 2200mAh 7.2V

Kabel USB

3.1.4. Rangkaian LCD

Pada alat sistem keamanan rumah ini LCD yang digunakan adalah 16X2

seperti gambar yang dibawah ini.

Gambar 3.8 LCD 16X2

Tabel 3.3 Pin rangkaian LCD

PIN ASSIGMENTPin no Symbol Function

1 Vss Power Suply (GND)2 Vdd Power Suply (+)3 Vo Contrast Adjust4 RS Register select signal5 R/W Data read / write6 E Enable signal7 DB0 Data bus line8 DB1 Data bus line9 DB2 Data bus line10 DB3 Data bus line11 DB4 Data bus line12 DB5 Data bus line13 DB6 Data bus line14 DB7 Data bus line15 A Power supply for LED

B/L (+)16 K Power supply for LED

36

B/L (-)Pin LCD nomor 3 (Vo) adalah untuk contrast lcd tersebut yang akan kita

hubungkan dengan potensio

Pin LCD nomor 4 (RS) adalah Register Kontrol atau Register Data.

Register kontrol digunakan untuk menulis data ke memori display LCD.

Pin LCD nomor 5 (R/W) untuk memilih data yang digunakan READ atau

WRITE. Karena kebanyakan fungsi hanya perlu menulis data saja ke LCD, maka

dihubungkan ke GND (WRITE).

Pin LCD nomor 6 (ENABLE) digunakan untuk mengaktifkan LCD pada

proses penulisan data ke Register Kontrol dan Register Data LCD.

Gambar 3.9 Rangkaian LCD

Koneksi LCD dengan Board Arduino sebagai berikut:

1. Pin 1 (Vss) dihubungkan dengan pin ground arduino

2. Pin 2 (Vdd) dihubungkan dengan pin 5v Arduino

3. Pin 3 (Vo) dihubungkan dengan potensio

4. Pin 4 (RS) di sambungkan dengan pin Arduino digital pin 12

37

5. Pin 5 (R/W) dihubungkan dengan pin ground Arduino

6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 11

7. Pin 11 (DB4) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 5

8. Pin 12 (DB5) dihubungkan dengan pin Arduino digital pin 4

9. Pin 13 (DB6)  dihubungkan dengan pin arduino digital pin 3

10. Pin 14 (DB7) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 2

11. Pin 15 (A) dihubungkan dengan pin 5v arduino

12. Pin 16 (K) dihubungkan dengan pin ground arduino

3.1.5. Perancangan Sensor PIR

Keluaran dari sensor ini berupa kondisi high dan low, di mana high

saat PIR mendeteksi adanya gerakan dan tegangannya mendekati Vcc,

sedangkan ketika PIR tidak mendeteksi gerakan, kondisinya menjadi low atau

tidak ada tegangan. Sensor PIR ini hanya terdiri dari 3 kaki yaitu vcc, ground,

dan output.

3.1.6. Relay dan Solenoid

Relay yang digunakan adalah relay 5V, seperti pada Gambar 3.10,

yang digunakan sebagai pengganti saklar otomatis untuk mengontrol solenoid.

Solenoid dalam sistem ini digunakan untuk mengunci pintu. Ketika solenoid

terhubung oleh tegangan, maka solenoid akan mengunci, sedangkan ketika

terputus oleh tegangan maka solenoid akan normally open sehingga pintu bisa

dibuka. Untuk rangkaian relay dan solenoid ini digunakan transistor sebagai

driver relay. Saat basis transistor berlogika 1, atau dialiri arus maka kolektor

38

akan terhubung singkat dengan emiter, sehingga dapat menghubungkan arus

dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung dengan ground.

Dengan demikian, slot solenoid akan menarik. Akan tetapi, jika basis berada

pada logika 0 atau tidak dialiri arus, maka tidak ada arus yang mengalir dari

kolektor ke emitter. Dengan demikian relay tidak mendapat ground, maka

relay akan tetap dalam keadaan membuka. Dalam kondisi ini slot solenoid akan

mendorong sehingga pintu terkunci.

Gambar 3.10 Relay 5 V

3.2 PERANCANGAN SOFTWARE

Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang

akan digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software

lain yang sangat berguna selama penggembangan Arduino.

IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan

Java. IDE Arduino terdiri dari:

Editorprogram, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis

dan mengedit program dalam bahasa Processing.

39

Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroller

tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh

mikrokontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan

dalam hal ini.

Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputerke dalam

memory di dalam papan Arduino.

Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata

“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya

memiliki arti yang sama.

Contoh tampilan IDE Arduino dengan sebuah sketch yang sedang diedit.

40

Gambar 3.11 IDE Arduino

Perancangan perangkat lunak pada program aplikasi yang menggunakan

software IDE Arduino yang digunakan untuk mengolah data dari sensor PIR,

modul RFID, dan menampilkannya menggunakan LCD. Data diolah oleh

program IDE Arduino melalui mikrokontroler. Sistem terdiri dari set dan reset

solenoid untuk penguncian pintu, kemudian data dari sensor PIR ini diolah

mikrokontroler yang berupa data ADC, yang kemudian ditampilkan oleh LCD

berupa pemberitahuan untuk mendekatkan kartu. Kemudian data dari RFID

yang berupa penerimaan sinyal dari tag RFID dikirim ke mikrokontroler.

Mikrokontroler kemudian mengolah data dengan mencocokkan id yang sudah

terdaftar atau belum terdaftar, Jika tag RFID belum terdaftar maka LCD akan

menampilkan akses ditolak. Sedangkan jika sensor PIR mendeteksi gerakan

namun tidak ada sinyal dari tag yang diterima reader maka program melalui

mikrokontroler dan GPRS Shield akan mengirim SMS pemberitahuan ke suatu

nomor yang sudah ditentukan di dalam program. Handphone User dapat

memerintahkan untuk membuka pintu dengan menggunakan format perintah

“BUKA” jika dalam keadaan darurat. Tag RFID yang sudah terdaftar dapat

membuka kunci dan pintu terbuka kemudian GPRS Shield mengirimkan

sms pemberitahuan bahwa pintu sudah kebuka. Diagram alir program sistem

keamanan pintu rumah ditunjukkan pada Gambar 3.12 berikut ini.

41

Gambar 3.12. Diagram alir program secara keseluruhan

42

43