PROPOSAL
PERANCANGAN SISTEM ELEKTRONIKA
"PERANCANGAN PEMBUKA PINTU OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 dan SENSOR PIR "
Disusun oleh
Nama : Alif Rahmansyah Mahassin
Nim : 5311312033
Prodi : Teknik Elektro, D3
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
TAHUN 2014/2015
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pintu merupakan alat yang sangat penting dalam suatu rumah, kantor dan ruangan. Sebab pintu adalah lapis pertama untuk melindungi isi ruangan, karena hal tersebut yang harus memiliki sistem keamanan pintu. Pintu memiliki bermacam model dalam jenis kunci seperti kita ketahui pada zaman dahulu kunci bentuknya lobang kunci cukup besar dan juga didukung oleh kuncinya yang cukup besar hal tersebut tidak luput juga dari tindak kriminal seperti pengandaan kunci yang marak terjadi. Oleh karena itu para ahli perancang kunci pintu merancang kunci pintu yang lobangnya kecil dan juga banyak sekali sela- sela lobang pintu banyak batang- batang tembaga atau besi untuk sistem keamanan pintu agar tidak dapat digandakan seperti model yang dahulu.
Dalam dunia modern kini teknologi digital berkembang sangat pesat, banyak sekali otomatisasi yang telah dikembangkan, pintu yang biasanya dibuka dan ditutup secara manual dapat dimungkinkan untuk diotomatisasi sehingga dapat mempermudah berbagai kegiatan-kegiatan manusia dan juga dilengkapi dengan sistem keamanan yang dilindungi oleh password, jika kita ingin memasuki pintu kita harus mengetahui passwordnya terlebih dahulu. Dengan teknologi yang semakin berkembang penulis mencoba menerapkan teknologi tersebut dalam mengotomatisasi sebuah pintu. Salah satunya adalah Sistem Pembuka Pintu Otomatis yang Berbasis Atmega 8535 dan Sensor PIR. Rancangan ini merupakan gagasan yang timbul untuk memenuhi kebutuhan sistem kendali pintu, mempergunakan password sebagai pengaman jadi hanya orang yang mengetahui passwordnya yang dapat mengakses pintu tersebut. Kebutuhan sistem tersebut diperlukan pada rumah atau ruangan untuk menjaga keamanan.
Tujuan
Tujuan perancangan alat ini adalah
Untuk merancang sebuah alat Pembuka Pintu Otomatis yang berbasis mikrokontroler 8535 dan sensor Pir untuk keamanan ruangan (rumah atau kantor).
Untuk merancang alat yang mempermudah akses dan tidak sembarang orang dapat mengakses pintu tersebut. Karena pintu ini dilengkapi dengan Password untuk pembuka pintu.
Rumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan adalah
Bagaimana cara merancang sebuah alat Pembuka Pintu Otomatis yang berbasis mikrokontroler 8535 dan sensor Pir untuk keamanan ruangan ?
Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka penulis memberikan batasan-batasan pembahsan masalah
Pembuka Pintu otomatis ini menggunakan Keypad dan Sensor PIR sebagai Input.
Input akan diproses melalui mikrokontroler Atmega 8535.
Output dari sensor tersebut akan mengatur motor untuk membuka menutup pintu.
BAB II
TEORI/KAJIAN
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan. Atau bisa juga diartikan sebagai suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.
Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik kadangkala disebut "kuda kerja" nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.
Driver Motor
Driver motor merupakan bagian yang berfungsi untuk menggerakkan Motor DC dimana perubahan arah motor DC tersebut bergantung dari nilai tegangan yang diinputkan pada input dari driver itu sendiri. Atau bisa didefinisikan sebagai piranti yang bertugas untuk menjalankan motor baik mengatur arah putaran motor maupun kecepatan putar motor.
Driver motor berfungsi sebagai piranti yang bertugas untuk menjalankan motor baik mengatur arah putaran motor maupun kecepatan putar motor. Macam driver motor diantaranya adalah :
Driver Kontrol Tegangan
Dengan driver motor kontrol tegangan menggunakan level tegangan secara langsung untuk mengatur kecepatan dari putaran motor.
Driver PWM
Dengan kontrol PWM kita dapat mengatur kecepatan motor dengan memberikan pulsa dengan frekwensi yang tetap ke motor, sedangkan yang digunakan untuk mengatur kecepatan adalah duty cycle dari pulsa yang diberikan.
DriverH-Bridge
Driver type H digunakan untuk mengontrol putaran motor yang dapat diatur arah putarannya CW (searah jarum jam) maupun CCW (berlawanan jarum jam). Driver ini pada dasarnya menggunakan 4 buah transistor untuk switching (saklar) dari putaran motor dan secara bergantian untuk membalik polaritas dari motor.
Sensor Infra Merah
Cahaya infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Radiasi inframerah memiliki panjang gelombang antara 700 nm sampai 1 mm dan berada pada spektrum berwarna merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah tidak akan terlihat oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih dapat dirasakan/dideteksi. Walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.
Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik pada penerima. Oleh karena itu baik di pengirim infra merah maupun penerima infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian penerima). Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik.
Dalam pembuatan alat ini memerlukan dua pasang sensor infra merah sebagai deteksi halangan.
Optocoupler
Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis. Optocoupler atau optoisilator merupakan komponen penggandeng (coupling) antara rangkaian input dengan rangkaian output yang menggunakan media cahaya (opto) sebagai penghubung. Dengan kata lain, tidak ada bagian yang konduktif antara kedua rangkaian tersebut. Optocoupler sendiri terdiri dari 2 bagian, yaitu transmitter (pengirim) dan receiver (penerima).
Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, silakan lihat rangkaian internal komponen Optocoupler dibawah ini :
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
BAB III
PERANCANGAN ALAT
Gambaran Umum
Pembuka pintu otomatis adalah sebuah alat yang berfungsi membuka pintu sebagai penganti pintu konvensional. Perancangan alat keamanan sistem pintu otomatis ini merupakan alat mampu memberi alternative keamanan kepada tuan rumah. Alat ini terdiri atas : perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas mikrokontroler, Passive Infra Red , dan keypad yang berfungsi sebagai inputan yang dihubungkan ke IC atmega 8535 yang diisi sebagai proses, serta buzzer dan motor sebagai output. Pada rangkaian ini terdapat keypad yang akan membaca setiap masukkan data dalam password. Password dimasukan secara benar dan sensor pir mendeteksi keadaan orang di depan pintu maka motor dc untuk mendorong miniature pintu. LCD berfungsi untuk menampilkan perintah- perintah untuk membuka pintu. Buzzer berfungsi untuk memberi peringatan jika password salah.
Blok Diagram
Blok Diagram Rancangan Pembuka Pintu Otomatis adalah sbb
Pada blok ini terdapat 3 inputan yaitu keypad, limit switch, sensor PIR. Keypad digunakan untuk mengeksekusi password penganti kunci. Password benar dapat memberikan informasi ke mikrokontroler untuk mendeteksi dengan sensor pir dan membuka pintu menggunakan motor dc lalu pintu akan terbuka secara otomatis dan akan tertutup kembali. Limit switch ini digunakan untuk membuka pintu dari dalam ruangan. Jika switch ini ditekan maka secara otomatis pintu akan terbuka tanpa memasukan password. Sensor PIR ini akan bekerja jika password ini benar dan sensor berfungsi sebagai pendeteksi gerakan manusia. Jika terdeteksi ada seseorang di depan pintu maka PIR akan mengirimkan perintah untuk membuka pintu. Dari mikrokontroler inilah segala eksekusi di proses, mulai dari mesinkronkan antara keypad dengan password pada memori dan sensor PIR, sehingga mengatur kinerja motor dc dalam mengatur eksekusi terhadap tertutup atau terbukanya pintu. Dalam alat ini Mikrokontroler berfungsi untuk mengolah data dan memproses data yang masuk dari blok input dan diproses lalu dikirimkan perintah ke blok output. Pada blok output ini terdiri dari 3 output yaitu Lcd, Motor dc, dan Buzzer. LCD merupakan suatu piranti untuk menampilkan sebuah intruksi – intruksi. Akan munculnya sebuah perintah yang akan ditampilkan oleh layar lcd. Motor dc berfungsi untuk membuka dan menutup pintu, hal tersebut akan terjadi eksekusi pintu. Dan bila password benar maka motor dc akan bergerak untuk membuka pintu dan akan menutup kembali. Buzzer berfungsi untuk memberi tanda peringatan bahwa password yang di input salah, maka buzzer akan aktif. Sedangkan password yang di input benar maka buzzer tidak aktif.
Perancangan Rangkaian Pembuka Pintu Otomatis
Flowchart Program
Mulai
Mulai
Inisialiasai Timer, LCD dan Port
Inisialiasai Timer, LCD dan Port
Tampilkan ke LCD status pintu
Tampilkan ke LCD status pintu
Tutup Pintu dan matikan Timer TimerYBuka Pintu dan Aktifkan TimerApakah Limit Switch di tekan ?
Tutup Pintu dan matikan Timer Timer
Y
Buka Pintu dan Aktifkan Timer
Apakah Limit Switch di tekan ?
T
T
YTampilkan di LCD bahwa pintu terkunciYApakah Pintu Terkunci ?Apakah Keypad di tekan ?
Y
Tampilkan di LCD bahwa pintu terkunci
Y
Apakah Pintu Terkunci ?
Apakah Keypad di tekan ?
TT
T
T
A
A
TTYTTYYYYTYReturnTutup Pintu dan matikan Timer TimerBuka Pintu dan Aktifkan TimerApakah Sensor PIR Mendeteksi ?Unlock PintuMasukan Password BaruBunyikan BuzzerApakah Data BApakah Data CApakah Data AAmbil data pilihanApakah Password benar ?Tampilkan Tunggu pada LCDApakah Keypad di tekan ?A
T
T
Y
T
T
Y
Y
Y
Y
T
Y
Return
Tutup Pintu dan matikan Timer Timer
Buka Pintu dan Aktifkan Timer
Apakah Sensor PIR Mendeteksi ?
Unlock Pintu
Masukan Password Baru
Bunyikan Buzzer
Apakah Data B
Apakah Data C
Apakah Data A
Ambil data pilihan
Apakah Password benar ?
Tampilkan Tunggu pada LCD
Apakah Keypad di tekan ?
A
DAFTAR PUSTAKA
PDF PEMBUKA PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN AVR ATMEGA 8535 dan SENSOR PIR oleh Ebiezer, Raden Supriyanto
http://teknikelektronika.com/pengertian-optocoupler-fungsi-prinsip-kerja-optocoupler/
http://wongsablenglab.blogspot.com/2012/02/driver-h-bridge-motor-dc.html
http://elektro-kontrol.blogspot.com/2011/06/driver-motor-dc-menggunakan-ic-l293d.html
