JURNAL TUGAS AKHIR
SISTEM PENGAMANAN PINTU SHELTER BTS OTOMATIS MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS PONSEL CERDAS ANDROID, MODUL BLUETOOTH DAN ARDUINO UNO
Jurnal Tugas Akhir Disusun Guna Memenuhi Syarat Kelulusan di Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto
OLEH: SARAH DEVI ANGGRAINI NIM : D312037
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI STT TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO PURWOKERTO 2015
SISTEM PENGAMANAN PINTU SHELTER BTS OTOMATIS MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS PONSEL CERDAS ANDROID, MODUL BLUETOOTH DAN ARDUINO UNO Sarah Devi Anggraini1, Wahyu Pamungkas2, Eko Fajar Cahyadi3,
[email protected] [email protected] [email protected] Program Studi D3Teknik Telekomunikasi, Purwokerto 1,2.3 Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto
1
ABSTRACT Development of microcontroller technology growing rapidly with many innovations to take advantage of these technologies. One innovation by utilizing the microcontroller is a security system. One of the telecommunication property that require high security system is BTS (Base Transceiver Station) shelter room. BTS Shelter room is a place of storage devices that support the work of telecommunications base stations, and connected to a central or hub device. To increase the security level of the BTS shelter door, so in this final project built an automation system security lock that door in the application using the Arduino UNO controlled by a password that has been assigned to applications of Android Smartphone utilizing radio frequency bluetooth. The method used in security systems door automatic BTS shelter using the experimental method, by direct application to design, hardware and software. Bluetooth Module HC-05 as a communication media between bluetooth and Android Smartphone as a remote control. Arduino UNO function for controlling the output of the automatic door security system, the output of the DC motor (driver door) as well as the appearance of the sound output with components of buzzer. Buzzer combined with LED (Light Emitting Diode) as a visual output used as a warning alert, if there is a mismatch between the combination of password set on smartphone applications, therefore the door can not be opened. Password to control (open/close) the door is "Open123" which is then processed by the Arduino UNO to control the door and activate the alarm function of the LED and Buzzer when the password is entered incorrectly. The results show that the security system is running properly and can be developed as expected. Keywords: Arduino UNO, Bluetooth, Securty sistem of shelter BTS room, Android Smartphone
ABSTRAK Perkembangan teknologi mikrokontroller berkembang semakin cepat seiring banyaknya inovasi yang memanfaatkan teknologi tersebut. Salah satu inovasi yang memanfaatkan mikrokontroller yaitu sebagai sistem pengamanan. Salah satu ruangan telekomunikasi yang membutuhkan keamanan yang tinggi adalah ruangan shelter BTS (Base Transceiver Station). Shelter BTS merupakan suatu tempat penyimpanan perangkatperangkat telekomunikasi yang menunjang pekerjaan BTS, serta terhubung ke sebuah sentral atau pusat perangkat. Untuk menambah tingkat keamanan pintu shelter, maka pada Tugas Akhir ini dibangun sistem otomatisasi kunci pengaman pintu yang dalam penerapannya menggunakan mikrokontroller Arduino UNO yang dikendalikan dengan password yang telah ditetapkan pada aplikasi Smartphone Android memanfaatkan frekuensi radio bluetooth. Metode yang digunakan dalam sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan metode eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan perancangan aplikasi, hardware maupun software. Modul bluetooth HC-05 sebagai media komunikasi bluetooth dan Smartphone Android sebagai pengendali jarak jauh. Arduino UNO difungsikan untuk pengendali output dari sistem pengamanan pintu otomatis ini, output motor DC (penggerak pintu) sekaligus penampilan output bunyi dengan bantuan komponen buzzer. Buzzer yang dikombinasi dengan LED (Light Emitting Diode) sebagai output visual yang bisa dijadikan peringatan, jika kombinasi password yang diatur pada aplikasi smartphone salah dan pintu tidak dapat terbuka. Password untuk mengendalikan (buka/tutup) pintu adalah “Open123” yang kemudian diproses oleh Arduino UNO untuk mengendalikan pintu dan mengaktifkan fungsi alarm dari LED dan Buzzer apabila password yang dimasukan salah. Hasil pengujian menunjukkan sistem pengamanan yang dibuat dapat berfungsi dengan baik dan dapat dikembangkan sesuai yang diharapkan. Kata Kunci: Arduino UNO, Bluetooth, Sistem keamaan shelter BTS, Smartphone Android
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Seiring perkembangan zaman, teknologi berkembang semakin pesat. Saat ini, banyak perkembangan teknologi yang telah menghasilkan alat yang berbasis otomatis sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu.
Pada saat ini banyak perangkat telekomunikasi yang terbilang mahal tersimpan dengan kurangnya tingkat keamanan. Salah satu ruangan telekomunikasi yang membutuhkan keamanan yang tinggi adalah ruangan shelter BTS (Base Station Transceiver). Shelter BTS merupakan suatu tempat penyimpanan perangkat-perangkat telekomunikasi yang menunjang pekerjaan BTS, serta terhubung ke sebuah pusat perangkat. Sistem keamanan pintu
shelter saat ini masih menggunakan slot pengunci atau kunci gembok sebagai pengunci pintu yang merupakan metode manual. Hal ini menyebabkan kurang efektif dalam pemakaiannya, mengingat semakin tingginya kejahatan berupa pencurian atau perampokan yang terjadi. Oleh karena itu, dibutuhkannya kunci pengaman yang kuat dan juga mampu menutupi aspek kekurangan pada pintu gerbang manual agar petugas BTS dapat memasuki shelter BTS dengan mudah. Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa agar lebih mempermudah untuk memasuki shelter BTS, untuk melakukan tugasnya dan juga menambah pengamanan pintu shelter maka perlu dibangun sistem otomatisasi kunci pengaman pintu dalam penerapannya. Pada Tugas akhir (TA) ini, Mikropengendali Arduino dapat mengendalikan motor DC yang terhubung mikropengendali Arduino. Bluetooth merupakan sebuah teknologi berbasis RF (Radio Frequency) pendek yang beroprasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz dengan jarak maksimal 10 meter. Untuk menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul bluetooth yang ada pada smarthphone berbasis sistem operasi android Komunikasi dapat langsung dilakukan setelah kedua bagian dari modul melakukan pairing. Bagian dari modul bluetooth ini terdiri dari bluetooth master (Transmitter) sebagai kendali dan bluetooth clave (Receiver) sebagai penerima perintah dari sistem kendali. Koneksi via bluetooth ini menyerupai komunikasi serial biasa, yaitu adanya pin Tx (Transmitter) dan Rx (Receiver) sebagai penggerak pintu ketika terhubung dengan modul bluetooth yang memiliki pengaturan password agar pintu dapat terbuka dari smarthphone berbasis sistem operasi android. Penggerak pintu yang digunakan adalah motor listrik. Energi mekanik dari motor listrik ini berupa putaran. Sesuai dengan namanya sebagai alat penggerak pintu dan prinsip kerjanya dapat menghasilkan putaran, maka motor listrik inilah yang bertugas membuka dan menutup pintu otomatis ini dengan putarannya. Arduino UNO difungsikan untuk pengendali output dari sistem pengamanan pintu otomatis ini, yaitu output motor DC (penggerak pintu) sekaligus penampilan output bunyi dengan bantuan komponen buzzer. Buzzer yang dikombinasi dengan LED (Light Emitting Diode) sebagai output visual yang bisa dijadikan peringatan bahwa kombinasi password yang diatur pada bluetooth salah dan pintu tidak dapat terbuka. 1.2. Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan Tugas Akhir ini adalah: 1.2.1 Eksperimen Alat Merancang suatu sistem pengamanan pintu sheleter BTS otomatis menggunakan password dikendalikan oleh Arduino dan smarphone android.
1.2.2 Instrument Penelitian Pada proses tugas akhir ini memerlukan sebuah smartphone android, modul bluetooth HC-05, pengendali mikro Arduino Uno, buzzer, LED, driver motor DC, motor DC dan catu daya DC serta rangkaian elektronika yang dapat menunjang perancangan alat tersebut. 1.2.3 Parameter Penelitian Parameter penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah bergeraknya pintu untuk membuka/menutup yang dikendalikan oleh aplikasi smartphone android, dengan syarat password yang dimasukan pada aplikasi Android tersebut benar. 1.2.4 Pengumpulan Data Metode pengumpulan data dalam Tugas Akhir ini meliputi parameter input dan output antara lain: 1. Data Kebutuhan Perancangan Data ini didapatkan dengan melakukan mencari, mengumpulkan, dan mempelajari buku–buku yang memuat materi serta datasheet maupun komponen-komponen yang berkaitan dengan topik yang diangkat pada judul penelitian Tugas Akhir ini. 2. Data Penelitian Hasil Uji Alat Data ini merupakan data dari parameter yang diamati pada saat pengujian alat dalam parameter ini yakni aktifnya LED hijau sekaligus bergeraknya motor DC sebagai pintu ketika password yang dimasukan benar namun ketika password yang dimasukan salah, LED dan buzzer akan aktif sedangkan motor DC akan diam. 1.2.5 Metode Analisa Metode Analisa memaparkan mengenai sistem kerja dan design dari sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis Arduino dan bluetooth. 1.2.6 Rencana Kerja
Gambar 1.1 Bagan Pengerjaan Tugas Akhir
Rencana kerja pembuatan alat, jika digambarkan dalam bagan adalah seperti pada gambar 1.1. Gambar 1.1 merupakan bagan pengerjaan Tugas Akhir, asusmsi aplikasi pada android dan coding program pada arduino sudah benar.
II. DASAR TEORI 2.1. Perangkat Penyusun Hardware 2.1.1 Arduino UNO[1] Arduino adalah physical computing atau single-board microcontroller yang bersifat opensource. Microcontroller yang digunakan pada Arduino berjenis atmel AVR dengan berbagai jenis. Software Arduino dapat dijalankan pada sistem operasi Windows, Machintosh Osx dan Linux.Gambar 2.1 merupakan board Arduino UNO.
Gambar 2.1. Board Arduino UNO
Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroller yang menggunakan mikroprosessor ATmega328P. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar 2.2 mapping fungsi Atmega328 pada board Arduino.
Gambar 2.2 Mapping Pin Atmega328P Pada Arduino[2]
Arduino UNO berbeda dari semua Board Arduino sebelumnya. Tabel 2.1 merupakan spesifikasi dari Arduino UNO
2.1.2 Catu Daya Catu daya memegang perananan penting pada suatu rangkaian elektronika karena catu daya merupakan sumber energi dari sebuah rangkaian. Prinsip penggunaan sistem catu daya adalah memberikan pasokan listrik ke suatu rangkaian eletronika agar rangkaian tersebut dapat bekerja. Tegangan Trafo PLN
Dioda Penyearah
Filter
Regulator
Gambar 2.3 Blok Diagram Rangkaian Catu Daya[5]
Rangkaian catu daya adaptor terdiri dari beberapa blok yang mengubah tegangan AC dari PLN menjadi tegangan DC yang diinginkan. Setiap blok menghasilkan bentuk gelombang tegangan yang berbeda. Pada blok diagram adaptor diatas dapat dijelaskan sebagai berikut: Power supply sendiri merupakan kumpulan dari beberapa perangkat elektronika diantaranya adalah : Trafo : Berfungsi untuk Menurunkan tegangan listrik bolak-balik (AC 110220), Menjadi tegangan listrik yang rendah sesuai dengan yang dibutuhkan. Penyearah : Berfungsi mengubah tegangan listrik bolak-balik AC menjadi DC. Tapis Perata : Berfungsi menyaring/mem-filter tegangan hasil penyearah (mengurangi faktor ripple). Regulator: Menstabilkan tegangan atau memantapkan tegangan tersebut.
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino UNO[1] Parameter Mikrokontroler Tegangan Operasional Tegangan input yang disarankan Batas tegangan input Jumlah pin I/O digital Jumlah pin analog Arus DC tiap pin I/O Arus DC pin 3.3V Memori Flash SRAM EEPROM Clock Speed
Spesifikasi ATmega328 5V 7-12V 6-20V 14 (6 di antaranya PWM) 6 40 mA 50 mA 32 KB (ATmega328) 2 KB (ATmega328) 1 KB (ATmega328) 16 MHz
Dari tabel 2.1 spesifikasi Board Arduino dapat dioprasikan dengan rekomendasi tegangan untuk Arduino ada pada 7 sampai 12 volt.[3] 2.1.1.1. Komunikasi Serial Arduino UNO Komunikasi serial adalah pengiriman data secara serial (data dikirim satu per satu secara berurutan), sehingga komunikasi serial jauh lebih lambat daripada komunikasi paralel. Serial port lebih sulit ditangani karena peralatan yang dihubungkan ke serial port harus berkomunikasi dengan transmisi serial, sedangkan data pada komputer diolah secara paralel.[4]
2.1.3 Modul Bluetooth HC-05 Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang berkerja pada frekuensi radio 2,4 GHz. Protokol komunikasi ini mampu melakukan pertukaran data pada perangkat bergerak seperi PDA, laptop, HP, dan lainlain. Komunikasi Bluetooth merupakan teknologi berbasis RF (Radio Frequency) pendek dengan jarak maksimal 10 meter. Oleh karena itu Bluetooth masuk dalam kategori jaringan komunikasi data PAN (Personal Area Network) karena jaringan yang digunakan personal dan memiliki jarak pendek.[6]
Gambar 2.4 Modul Bluetooth HC-05[7]
2.1.4 Light Emitting Diode (LED) LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik
yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED merupakan dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapatkan arus maju (forward bias).
a) Pin 1 dan 9 berfungsi sebagai enable yang akan mendapatkan input berupa tegangan 0 sampai 5 volt. b) Pin 2, 7, 10, 15 berfungsi sebagai input. c) Pin 3, 6, 11, 14 berfungsi sebagai output yang nilainya tergantung dari input yang dapat dilihat pada tabel 2.3 output L293D berikut : Tabel 2.3 Output L293D[11]
Gambar 2.5. Light Emitting Diode (LED).[8]
2.1.5 Buzzer[9] Buzzer adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer merupakan sepaker atau device yang digunakan untuk mengeluarkan suara atau bunyi. Berikut adalah bentuk fisik komponen buzzer yang ditunjukan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Buzzer.[9]
2.1.6 Motor Dirrect Current (DC) Motor listrik DC merupakan komponen elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi makanik.. Motor DC mempunyai dua bagian dasar, yaitu: 1. Bagian diam/tetap (Stasioner) 2. Bagian berputar (rotor). Bagian-bagian dari sebuah motor DC ditunjukan seperti pada gambar 2.7.
Kondisi Output Input Enable High High High Low High Low d) Pin 4, 5, 12, 13 berfungsi sebagai ground. e) Pin 8 dihubungkan ke VCC +12 Volt. f) Pin 16 dihubungkan ke VCC +5 Volt. 2.2. PERANGKAT LUNAK 2.2.1. IDE Arduino 1.0.5 IDE Arduino terdiri dari : 1. Editor program, sebuah windows yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program. 2. Compile, sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner. 3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer kedalam memory di dalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Tampilan pada gambar 2.9 adalah tampilan pada IDE Arduino dengan skecth. [1]
Gambar 2.7 Bagian-bagian Motor DC[10]
Menurut konstruksinya terdapat tiga jenis motor DC, yaitu motor DC Shunt, motor DC penguat terpisah dan motor DC seri. 1. Motor DC Shunt 2. Motor DC seri 3. Motor DC penguat terpisah (compoun)[10] 2.1.7 Driver Motor DC L293D
Gambar 2.8 Pin IC L293 D
Sesuai gambar 2.8 dapat dilihat L293D terdiri dari 16 pin yang memiliki fungsi antara lain:
Gambar 2.9 Tampilan IDE Arduino dengan Sebuah Sketch
2.2.2. Strukur Bahasa Pemograman Arduino[12] Struktur dasar bahasa pemrograman Arduino terdiri dari dua bagian yaitu : Void setup() { // Statement; } Void loop() { // Statement; } a.Setup() Fungsi setup() hanya dipanggil satu kali ketika program pertama kali di jalankan. Ini digunakan untuk mendifinisikan mode pin itu memulai komunikasi serial. Fungsi setup() harus di ikut sertakan dalam program walaupun tidak ada statement yang di jalankan.
b. Loop() Setelah melakukan fungsi setup() maka secara langsung akan melakukan fungsi loop() secara berurutan dan melakukan instruksi- instruksi yang ada dalam fungsi loop(). 2.2.3. Android Android adalah sebuah sistem operasi bergerak yang mengadopsi sistem operasi LINUX, yang telah dimodifikasi. Android diambil alih oleh Google pada tahun 2005. Berikut versi pengembangan OS Android dapat dilihat pada tabel 2.15.[13] Tabel 2.15 Update OS (Operating Sistem) Android[13] Versi Di luncurkan Nama Versi Androi Android d Beta 5 November 2007 1.0 23 September 2008 1.1 9 Februari 2009 1.5 30 April 2009 Cupcake 1.6 15 September 2009 Donut 2.0/2.1 26 Oktober 2009 Éclair 2.2 20 Mei 2010 Froyo 2.3 6 Desember 2010 Gingerbread 3.0 22 Februari 2011 Honeycomb 4.0.1 19 Oktober 2011 Ice Cream Sandwich 4.1 Sekitar Pertengahan Jelly Bean 2012
Sistem Operasi Android mempunyai lapisan-lapisan yang berisi dari beberapa program yang mendukung jalannya fungsi dari sistem operasi. Lapisan-lapisan tersebut dapat dilihat pada gambar 2.10.
blok-blok grafis (block language). Pembuatan aplikasi di App Inventor dapat dijalankan minimal versi 2.11 Ginggerbread keatas.[15]
Gambar 2.11 Komponen App Inventor[15]
Komponen App Inventor dapat dilihat pada gambar 2.16. Secara sistem, App Inventor terdiri dari dua komponen, yaitu server dan client. Server App Inventor berfungsi menyimpan semua aset program dan memberikan layanan lainnya yang terkait dengan menejemen berkas aplikasi (project). Sedangkan sisi client adalah aplikasi yang berhubungan langsung dengan programmer (pembuat aplikasi). Sisi client terdiri dari tiga bagian berikut: Designer A Block Editor Emulator.[15] III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 System Requirement Tabel 3.1 System Requirement Tugas Akhir Objek
Mikrokontr oller
Gambar 2.10 Arsitektur Android[13]
2.2.4.
Android menggunkan bahasa pemograman java. Kode java dan file resource yang dibutuhkan oleh suatu aplikasi di kompilasi secara bersama yang kemudian dijadikan dalam satu paket oleh tool ke dalam paket Android yang kemudian menghasilkan file berformat .apk. Terdapat empat jenis komponen pada aplikasi Android yaitu: 1. Activities 2. Service 3. Broadcast Receiver 4. Content Provider [14] App Inventor App Inventor adalah sistem perangkat lunak untuk membuat aplikasi pada sistem operasi Android. App Inventor memiliki perbedaan dengan sistem pengembangan aplikasi pada biasanya melainkan dengan interaksi visual berbasis grafis. App Inventor disebut sebagai sistem terpadu untuk pengembangan aplikasi berbasis
Aplikasi Android
Kebutuhan Hardware Software Laptop Windows 7 Board IDE Arduino Arduino 1.0.5 UNO Kabel USB to Arduino Windows 7 App Inventor (http://appinvento r.mit.edu/explore/ Laptop classic) Java Development Kit (JDK) Smartphone Android 4.2 Sony Xperia Neo L
Bahasa
C
Java
3.2 Perancangan Sistem Pembagian blok sistem dari Tugas Akhir ini ditunjukan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Pengamanan Pintu Shelter BTS Otomatis
3.2 Perancangan Uji Koneksi Bluetooth Modul bluetooth HC-05 terdiri dari 4 pin, yaitu pin TX, pin RX, pin GND dan pin VCC.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Koneksi Bluetooth HC-05 dengan Arduino
Agar dapat terkoneksi antara smartphone Android dengan modul bluetooth HC-05, dilakukan pairing dengan memasukan default password untuk HC-05 “1234” seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Tampilan Notifkasi Pairing Antara Modul Bluetooth HC-05 dengan Smartphone Android
Apabila antara smartphone Android dengan modul bluetooth HC-05 telah terhubung dan telah melakukan pairing, maka akan tampil modul HC-05 terkoneksi smartphone sesuai pada gambar 3.4.
Gambar 3.6 Flowchart Menjalankan Aplikasi Sistem Pengamanan Pintu Shelter BTS
3.4.1. Diagram Use Case Diagram use case digunakan pada perancangan aplikasi project ini karena diagram use case mendiskripsikan secara lengkap interaksi yang terjadi antara aktor (pengguna) dengan sistem/perangkat lunak yang sedang dijalankan.
Gambar 3.4 Tampilan modul Bluetooth HC-05 terdeteksi pada smartphone Android
Pada perancangan user interface pada project Tugas Akhir ini dibuat menggunakan desain user interface pada App Inventor versi online, jadi dalam pembuatan aplikasi harus memanfaatkan koneksi internet. http://appinventor.mit.edu/explore/classic merupakan alamat untuk membuka App inventor. Gambar 3.5 merupakan tampilan web App Inventor untuk memulai membuat aplikasi android.
Pengguna Gambar 3.7 Diagram Use Case
3.4.2. Sketsa Antarmuka Grafis
Gambar 3.5 Tampilan Awal Web App Inventor
Dalam pembuatan Tugas Akhir ini, digunakan MIT App Inventor versi pertama atau disebut App Inventor classic.
Gambar 3.8 Sketsa antarmuka grafis pada screen 1
Gambar 3.9 Sketsa Antarmuka Grafis Screen Utama Pengendalian Pintu Shelter BTS
Gambar 3.13 Tampilan Block Editor Tampilan Screen Utama (Lanjutan)
3.4.3 Perancangan Desain User Interface
Gambar 3.13 Tampilan Block Editor Tampilan Screen Utama (Lanjutan)
Gambar 3.10 Perancangan User Interface pada Screen 1
Langkah perancangan pada screen utama pada gambar 3.11 tersebut sama dengan langkah perancangan pada screen awal yaitu hanya dengan melakukan drag-and- drop komponen basic yang ada di bagian kiri tampilan project ke blok tampilan screen 3 (screen utama). Tools yang digunakan untuk perancangan yaitu Label untuk memberi keterangan berupa text pada tampilan, Button untuk melakukan eksekusi program, Other Stuff berupa Bluetooth Client agar dapat terkoneksi dengan bluetooth client berupa modul bluetooth HC-05. 3.4.4 Perancangan Blocks Editor Pada gambar 3.12 dapat dilihat tampilan block editor pada screen awal yaitu tampilan security system.
3.5 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN HARDWARE Perancangan hardware dalam alat pembuka pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO meliputi pembuatan rangkaian secara schematic dan perhitungan dari komponen yang akan digunakan. 3.5.1. Perancangan Rangkaian Catu Daya Pada Gambar 3.14 terdapat blok perancangan catu daya pada sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO. Blok perancangan catu daya yang digunakan memanfaatkan catu daya PLN yang terhubung dengan tegangan jala-jala sebesar 220 V. Karena catu daya PLN ini masih berupa tegangan AC maka diperlukan rangkaian catu daya yang dapat menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC 9 V.
Gambar 3.12 Tampilan Block Editor pada Screen Awal
Selanjutnya untuk melihat tampilan keseluruhan susunan block editor pada screen utama pada sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunkan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO, dapat dilihat pada gambar 3.18.
Gambar 3.13 Tampilan Block Editor Screen Utama
Gambar 3.14 Blok Catu Daya 9 V
3.5.2. Parameter Arduino UNO Pada tugas akhir ini menggunakan mikrokontroller Arduino jenis UNO yang memiliki spesifikasi yang cocok terhadap kebutuhan sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO. Arduino sebagai pemroses masukan menjadi keluaran yang diharapkan. Smartphone sebagai input-an akan memberikan perintah pada Arduino melalui komunikasi bluetooth untuk menggerakan motor DC.
driver motor L293D sesuai pada gambar 3.18.
Gambar 3.15 Parameter Arduino UNO
3.5.3. Perancangan Rangkaian Arduino dengan LED Seperti yang telah dijelaskan pada perancangan sistem, LED difungsikan sebagai output visual. LED yang dibutuhkan berjumlah 2 buah LED, yaitu LED yang dapat berkedip warna merah dan LED warna hijau. LED warna merah ini akan menyala apabila password yang dimasukan oleh user salah. Sedangkan LED yang berwarna hijau akan menyala apabila password yang dimasukan user benar. Gambar 3.16 merupakan rangkaian Arduino UNO dengan 2 buah LED yang berwarna merah dan hijau.
Gambar 3.18 Rangkaian Arduino dengan Driver Motor DC
3.5.2. Perancangan Komunikasi Serial Arduino dengan Bluetooth HC-05 Arduino mempunyai aplikasi untuk pengiriman data serial dengan bantuan Serial Monitor. Konfigurasi pin untuk melakukan komunikasi serial menggunakan port digital 0 dan port 1 seperti pada gambar 3.19. Dengan memanfaatkan aplikasi serial monitor tersebut dapat digunakan untuk mengetahui data bluetooth yang berupa kode ASCII yang dapat terbaca ketika user menekan tombol perintah melalui smartphone. Untuk simulasi modul bluetooth HC-05 menggunakan virtual terminal pada gambar 3.19 sebagai serial monitor pembacaan hasil komunikasi serial bluetooh.
Gambar 3.16 Rangkaian Arduino dengan LED
3.5.4. Perancangan Rangkaian Arduino dengan Buzzer Rangkaian Arduino dengan buzzer yang berfungsi sebagai output audio. Apabila buzzer diberi tegangan, maka buzzer akan mengubah sinyal elektris dari Arduino UNO menjadi suara. Hasil suara yang dihasilkan ini yang akan menjadikan buzzer sebagai peringatan apabila password yang dimasukan user salahUntuk rangkaian Arduino dengan buzzer dapa dilihat pada gambar 3.17.
Gambar 3.19 Kominuikasi serial antara HC-05 dengan Arduino
3.5.3. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan Gambar 3.20 merupakan rangkaian keseluruhan dalam perancangan perangkat keras pada Tugas Akhir ini.
Gambar 3.17 Rangkaian Arduino dengan Buzzer
3.5.1. Perancangan Rangkaian Arduino dengan Driver Motor L293D Motor DC dapat diatur arah geraknya menggunakan driver motor IC L293D. Pada Tugas Akhir ini, hanya digunakan 1 motor DC. Oleh karena itu hanya membutuhkan 3 port yang terhubung antara Arduino dengan
Gambar 3.20 Rangkaian Keseluruhan Sistem Pengamanan Shelter BTS Otomatis Menggunakan Password berbasis bluetooth dan Arduino UNO
3.6 Perancangan Dan Pembuatan Program Dalam penyusunan perangkat lunak sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis
menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO meliputi pembuatan diagram alir (flowchart) program, perancangan program mikrokontroler Arduino, perancangan program LED, perancangan program buzzer, perancangan program motor DC, dan perancangan program. Dalam pembuatan simulasi alat pembuka kunci otomatis ini software yang digunakan adalah software Arduino IDE dengan bahasa pemrogaman yang digunakan adalah bahasa C. Listing program yang sudah jadi akan disimpan dengan tipe .hex yang akan diisikan pada Arduino. Selain sebagai complier, Arduino IDE digunakan untuk meng-upload program ke dalam Arduino melalui kabel USB PC dengan port Arduino 3.6.1. Alur dan Perencanaan Program IDE Arduino Pada gambar Flowchart 3.21 menjelaskan bagimana program pada Tugas Akhir ini bekerja.
tidak dapat dibuka dan akan muncul notifikasi seperti pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Tampilan Notifikasi Kesalahan Password
4.1.2. Tampilan Menu Utama Aplikasi
Gambar 4.3 Tampilan Menu Utama Pengendalian Pintu Otomatis
Gambar 4.3 merupakan tampilan menu utama aplikasi sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO. Tampilan text “not connected” yang paling atas sebagai indikator ketika perangkat handphone tidak terkoneksi dengan modul bluetooth. Apabila handphone telah terkoneksi dengan bluetooth HC-05, maka tampilan text indikator tersebut berubah menjadi “connected” seperti pada gambar 4.4
Gambar 3.21 Flowchart Program Utama
IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 HASIL PERANCANGAN APLIKASI 4.1.1. Tampilan Menu Awal (Security System)
Gambar 4.4 Tampilan menu yang telah terhubung dengan HC-05
Sesuai gambar 4.4, indikator text tersebut menandakan smarphone dan modul bluetooth HC-05 telah terhubung atau telah melakukan pairing sebelumnya. Agar dapat terhubung dan dapat menampilkan status koneksi bluetooth yang menjadi “connect” pilih alamat dan koneksi HC-05 sebagai bluetooth client susuai dengan gambar 4.5. Gambar 4.1 Tampilan Awal Aplikasi
Gambar 4.1 merupakan tampilan awal aplikasi sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO. Tampilan awal difungsikan sebagai security system agar dapat memasuki tampilan menu utama pengendalian pintu. Apabila terjadi kesalahan pada penulisan username dan password maka aplikasi utama
Gambar 4.5 Tampilan pemilihan HC-05 sebagai bluetooth client
4.2 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Multimeter
Multimeter
Gambar 4.6 Rangkaian Pengukuran Tegangan Catu Daya
Pada Tabel 4.1 dibawah ini merupakan tabel hasil pengukuran keluaran tegangan rangkaian catu daya tiap bloknya. Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Rangkaian Catu Daya Parameter Keluaran Trafo Keluaran IC regulator Keluaran Rangkaian Seluruhnya
Datasheet (a)
Hasil ukur (b)
15 V
15,2 V
1,3 %
9V
8,99 V
0,1%
9V
8,99 V
Error (%)
0,1%
Keterang an Error 0,2 Volt Dalam Batas Operasi Dalam Batas Operasi
Multimeter
Gambar 4.7 Rangkaian Pengukuran Arus Catu Daya
Pada Tabel 4.2 dibawah ini merupakan tabel hasil pengukuran keluaran arus dan perhitungan daya rangkaian catu daya. Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Arus dan Perhitungan Daya Rangkaian Catu Daya Nilai Nilai Daya Arus Tegangan Paramter (Watt) Terukur Terukur P = VxI (A) (V) Keadaan Standby 0,08 9 0,72 Ketika ada Perintah untuk 0,48 9 4,32 Membuka/Menutup Pintu Ketika ada Perintah untuk Menyalakan 0,12 9 1,08 Buzzer Dan LED Merah
4.3 Pengujian Driver Motor DC
Gambar 4.8 Pengujian Rangkaian Driver Motor DC
Setelah melakukan pengujian rangkaian driver motor DC diperoleh hasil yang ditentukan pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil pengukuran rangkaian driver motor DC Masukan IN-A 0
IN-B 0
0
1
1
0
1
1
Keluaran (V) 0 4,93 V (Berputar ke kiri) -4,93 V (Berputar ke kanan) 0
Keterangan : enable harus memiliki tegangan high untuk menggerakan motor jadi pengujian tersebut berdasarkan enable yang telah ter-setting high 4.4 Pengujian Konektifitas Bluetooth Dengan Arduino Konektifitas komunikasi bluetooth merupakan kunci utama untuk menjalankan keseluruhan sistem alat. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui data serial yang terbaca antara smartphone dengan Arduino UNO. Pada port nomor 0 dan port nomor 1 Arduino telah disediakan fasilitas untuk komunikasi serial, sehingga memudahkan dalam perancangan komunikasi serial. Gambar 4.12 meruapakan listing program untuk melakukan uji koneksi bluetooth melalui komunikasi serial.
Gambar 4.9 Tampilan listing program uji koneksi bluetooth HC-05 dengan Arduino Tampilan serial monitor mengenai konektifitas bluetooth dapat dilihat pada gambar 4.10.
Gambar 4.10 Tampilan Serial Monitor Arduino
4.4.1
Pengujian Jarak Konektifitas Bluetooth Tabel 4.5 Hasil pengujian jarak konektifitas bluetooh
Jarak Pengujian Konektifiatas 2 meter Terkoneksi 4 meter Terkoneksi 6 meter Terkoneksi 8 meter Terkoneksi 10 meter Terkoneksi 12 meter Tidak Terkoneksi 4.5 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Tabel 4.6 Hasil pengujian rangkaian keseluruhan No 1
Pengujian Aplikasi
Paramter Mengendali sistem keamanan pintu shelter BTS
2
Perangkat Keras
Catu Daya
Arduino
Driver Motor DC
3.
Jarak Konektifitas Bluetooth
>10 meter
Keterangan Aplikasi berjalan baik, semua tombol dapat berjalan sesuai fungsinya Catu daya berjalan dengan baik, tegangan dalam batas operasi Arduino berjalan dengan baik, dapat mengcompile program Driver Motor DC dapat mengatur kerja motor DC Jarak konektifitas bluetooth adalah kurang dari 10 meter
4.6 PEMBAHASAN HASIL Pengukuran pada alat pembuka kunci pintu otomatis ini menggunakan multimeter digital agar dapat diketahui tegangan dan yang masuk pada tiap-tiap komponen secara jelas. Setelah dilakukan pengukuran tegangan pada alat pembuka pintu shelter BTS secara otomatis kemudian membandingkannya dengan datasheet dari tiap-tiap komponen yang diukur. Setelah dilakukan perbandingan antara hasil ukur dan datasheet pada tiap-tiap komponen yang diukur maka dapat diketahui bahwa tegangan yang mengalir pada komponen pada alat pembuka pintu otomatis ini sesuai dengan datasheet dan tidak ada nilai yang melebihi dari range yang terdapat pada datasheet.
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pembuatan alat dengan judul sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis menggunakan password berbasis bluetooth dan Arduino UNO beserta pengujian alat dan pengukuran alat yang telah dilakukan pada bab III dan bab IV dapat disimpulkan bahwa : 1. Sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis ini menggunakan komunikasi personal bluetooth yang cocok dengan mikrokontroller Arduino yang secara keseluruhan baik seperti pada tabel 4.6 dan lampiran E1. 2. Rangkaian catu daya yang dirancang dengan tegangan sebesar 9 volt dan arus sebesar 2 A dapat mengaktifkan sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis. 3. Pada pengaturan driver motor DC, apabila ingin menggerakan pintu untuk membuka atau bergeser ke kiri maka harus diberikan logic 1 untuk masukan IN-A dan logic 0 untuk IN-B. Apabila ingin menggerakan pintu menutup atau bergeser ke kanan maka harus diberikan logic 0 untuk masukan IN-A dan logic 1 untuk IN-B. 4. Jarak komunikasi antara modul bluetooth HC-05 dengan smartphone Android dapat dilakukan hingga jarak 10 meter. 5. Komunikasi serial yang dibaca Arduino dari smartphone Android berupa kode ASCII desimal, sehingga untuk membuat perintah dari aplikasi yang dibuat dari App Inventor memanfaatkan kode ASCII desimal tersebut. 6. Secara keseluruhan, output yang diharapkan berupa alarm yaitu kombinasi LED merah dan buzzer pada sistem pengamanan pintu shelter BTS berhasil aktif apabila password yang dimasukan salah pada saat membuka pintu shelter BTS. 5.2 Saran Untuk mengembangkan dan meningkatkan kinerja dari penelitian tersebut maka saran yang diberikan oleh penulis adalah sebagai berikut : 1. Aplikasi sistem pengamanan pintu shelter BTS ini belum digunakannya fasilitas ganti password yang diharapkan, untuk selanjutnya dapat ditambahkan dengan fasilitas ganti password pada perangkatnya. 2. Agar lebih aman, pengaturan verivikasi untuk password tidak hanya diatur pada aplikasi tetapi juga dapat diatur pada mikrokontroller Arduino. 3. Motor DC yang digunakan untuk menggerak pintu memanfaatkan motor DC yang terpasang pada dvd room sebuah Personal Computer (PC),
4.
5.
6.
sehingga kecepatan motor DC sebagai penggerak pintu untuk membuka ataupun menutup tidak dapat diatur. Untuk lebih meningkatkan keamanan, perlu ditambahkan report ke smartphone bisa berupa panggilan telepon dengan menambahkan modem wavecom sebagai penghubung antara mikrokontroller arduino dengan smartphone agar jika ada oknum yang tidak bertanggung jawab mencoba untuk masuk atau membobol pintu dapat diketahui atau apabila terjadi kerusakan pada sistem dapat diketahui melalui panggilan telepon ke smartphone. Perlu ditambahkan LCD yang terpasang pada pintu sebagai report bahwa pintu telah terbuka ataupun telah menutup. Untuk alternatif catu daya mengantisipasi ketergatungan dari catu daya PLN, sistem pengamanan pintu shelter BTS otomatis ini dapat memanfaatkan catu daya cadangan yang terdapat pada shelter BTS berupa genset dan juga baterai.
DAFTAR PUSTAKA [1] Benzie, Massimo (2014, Desember), Arduino Uno. [Online]. www.arduino.cc [2] Darcy, (2015, April), Engineering Task. Dokumen JPEG. [Online]. http://darcy.rsgc.on.ca/ACES/TEI3M/1213/Tas ks.html [3] Margolis, Michael, Arduino Cookbook, Edisi kedua, Gravenstein Highway North: O'Reilly Media, Inc., 2011 [4] Budiharto, Wibowo. Elektronika digital+mikroprosesor. Yogyakarta: ANDI OFSET, 2010. [5] Tooley, Mike. Rangkaian Eleltronika Prinsip dan Aplikasi. Edisi kedua. Jakarta : Erlangga, 2003. [6] Al-Fuqaha, Ala (2014, Desember). Wireless Personal Area. Dokumen PDF. [Online] https://cs.wmich.edu/~alfuqaha/Fall09/cs6030/ lectures/WPAN.pdf [7] Exp-Tech (2015, Maret). Data Sheet DS1307. Dokumen PDF. [Online] http://www.exptech.de/service/datasheet/HC-Serial-BluetoothProducts.pdf [8] Wibawanto, Hendra. Elektronika Dasar Pengenalan Praktis. Jakarta: Elek Media Komputindo, 2008. [9] Depari, Ganti. Teori Rangkaian Elektronika. Bandung : Sinar Baru Algesindo, 2005. [10] FKIP UNSYIAH (2014, Desember). Proteksi Motor Listrik Untuk Mencegah Terjadi Kerusakan. Dokumen JPEG. [Online] http://fisika.fkip.unsyiah.ac.id/2012/11/proteks i-motor-listrik-untuk-mencegah.html [11] L293D, (2014, Desember). Datasheet L293D. Dokumen PDF. [Online] http://arduino.cc/documents/datasheets/L293D .pdf [12] Saptadi , Arief Hendra. Modul Modul Praktikum – Mikroprosesor dan Antarmuka –
v.0.5 "Arduino: I/O Digital dan Komunikasi Serial". Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom, Purwokerto, 2013. [13] Agustina, Rina., Pemograman Aplikasi Android. Jakarta: Mediakom, 2012. [14] Safaat, N. Android, Pemograman Aplikasi Mobile Smartphone dan Tablet PC berbasis android. Bandung: Informatika Bandung, 2011. [15] Mulyana, E., App Inventor: Ciptakan Sendiri Aplikasi Androidmu. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta, 2012.
Mengetahui : Pembimbing I
WAHYU PAMUNGKAS, S.T.,M.T. NIDN. 0606037801
Pembimbing II
EKO FAJAR CAHYADI, S.T.,M.T. NIDN : 0616098703
