BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Teori Dasar Sistem Keamanan Rumah
Akhir – akhir ini banyak pemilik rumah memilih untuk menginstal sistem keamanan rumah (Home Security System). Mereka hanyak menunjuk secara langsung sistem keamanan rumah yang dapat mereka lihat, pada kenyataannya ada banyak pertimbangan yang terlibat dalam pemilihan sistem kemanan rumah yang benar untuk tempat tinggal. Sistem alarm rumah akan menjadi murah jika memiliki sistem yang sederhana. Dengan menempatkannya di setiap pintu, jendela atau menjadikan sistem yang kompleks dan mahal itu tergantung kepada pengguna, kemudian pemilihan sistem yang termonitor dan selalu dipantau. Kita mempunyai pilihan untuk menggunakan kamera keamanan, tidak menggunakan kamera keamanan, atau menggunakan tiruan kamera keamanan. Dapat juga memilih sistem keamanan rumah yang dapat memperingatkan user ketika terjadi kebakaran atau gas karbon monoksida. User dapat juga memiliki sistem yang selalu diawasi oleh seseorang yang bertugas untuk mengawasi semua keadaan darurat dan berbahaya.
2.1.1 Jenis – Jenis Sensor Keamanan Rumah
Ada beberapa jenis sistem alarm rumah yang dapat menimbulkan suara keras dan juga membuat alarm diam tetapi mengirim informasi ke pihak 5
6
kepolisian atau perusahaan kemanan melalui telephone. Semua sistem alarm bekerja untuk mendeteksi penyusup dengan menggunakan detector yang menggabungkan berbagai tehnologi yang berbeda. Jenis – jenis komponen yang banyak digunakan diantaranya: Alarm detector kaca pecah, alarm jenis ini akan memberitahukan user ketika kaca pecah. Alat ini mampu mendeteksi suara yang tidak terdengar dengan frekuensi kurang dari 20Hz dan frekuensi lebih dari 20KHz.
Gambar 2.1.1.1 Sensor Glass Break.
Microwave detector – alarm
alat ini menggunakan detector
microwave yang membaca perubahan emisi dalam microwave ketika gerakan atau pergeseran menyebabkan pegeseran frekuensi suara yang jelas.
7
Gambar 2.1.1.2 Microwave Detector Alarm
Passive Infrared Detector ( PIR ) adalah detector yang paling umum digunakan, alat ini dapat diandalkan dan harganya cukup murah. PIR dirancang untuk mendeteksi penyusup dengan mengukur perbedaan suhu daerah sekitar baik sebelum dan sesudah adanya penysup.
Gambar 2.1.1.3 Passive Infrared Detector
Photo Electric Beams Alarm adalah tehnologi yang bekerja dengan memancarkan sinar inframerah kewilayah yang dipantau. Alat ini
8
dapat mendeteksi penyusup ketika tubuhnya menghalangi sinar atau cahaya yang dipancarkan.
Gambar 2.1.1.4 Photo Electric Beams Alarm
Ultrasonic Detector adalah alat yang mengeluarkan suara dengan frekuensinya terlalu tinggi untuk didengar manusia. Alarm bekerja untuk mengenali penyusup dengan perubahan frekuensi gelombang suara yang disebabkan oleh gerakan didaerah yang dimonitor.
Gambar 2.1.1.5 Sensor Ultrasonic
Statistic menunjukan bahwa pencurian biasanya terjadi pada siang hari selama jam kerja. Bagi siapa saja yang ingin melindungi assetnya,
maka
9
sebaiknya user melengkapi rumah dengan sistem keamanan rumah. Baik user yang
tidak
memiliki
sistem
keamanan
rumah
harus
serius
untuk
mempertimbangkan membeli salah satu dari berbagai jenis alat tersebut untuk dapat meningkatkan kenyamanan. Sistem pengamanan rumah adalah serangkaian perangkat elektronik yang berhubungan dengan frekuensi suara, temperature, dan sensor gerak. Sistem keamanan juga dikenal sebagai alarm gangguan. Perangkat ini akan membantu bagi anda dan keluarga anda. Selama bertahun-tahun sistem alarm rumah telah terbukti sebagai tantangan besar bagi penjahat yang mencoba masuk ke dalam rumah secara tidak sah. Sistem alarm rumah biasanya terjadi dari unit control, receiver, keypad, sensor, dan lain - lain. Beberapa model memerlukan kabel tegangan rendah dan ada juga yang tanpa kabel (wireless). Beberapa jenis alarm dirancang untuk satu kegunaan saja, tapi juga ada yang dirancang sebagai alarm serbaguna. Alarm serbaguna dapat digunakan untuk mendeteksi pencuri, kebakaran, dan mendeteksi adanya gas karbon monoksida. Sistem alarm rumah ada yang hanya memonitoring satu wilayah di dalam rumah, dan ada juga yang memantau beberapa zona atau wilayah sekaligus.
2.1.2
Biaya Sistem Keamanan Rumah
Jelas sulit menentukan harga untuk keamanan yang akan kita dapatkan. Namun pada kenyataannya kita sering membahas biaya dari semua yang di inginkan dan kita butuhkan.
10
Kebiasaan ini mungkin berlanjut sampai pada pemilihan kemanan rumah. Sistem keamanan rumah dasar, biasanya tidak dapat melakukan pemantauan ketika user tidak berada di rumah. Beberapa komponen yang mudah kita dapatkan dan mampu memberitahukan kita jika ada sesuatu keadaan darurat tanpa harus mengambil tindakan sendiri, tetapi dengan penambahan setiap perangkat akan memberikan peningkatan biaya. Ada dua metode sistem pemantauan secara konvensional atau secara otomatis: Metode konvensional seperti penggunaan jasa satpam. Cara tersebut mempunyai banyak kekurangan diantaranya kemampuan fisik, tidak efisien, biaya yang dikeluarkan setiap bulannya. Perhitungan biaya untuk satpan sebagai berikut : Satpam malam gaji perbulan Rp. 2.200.000,- ( menurut UMR Jakarta) dalam satu tahun dana yang dikeluarkan sebesar Rp. 26.400.000,- belum termasuk THR (Tunjangan Hari Raya) satu bulan gaji. Jadi biaya untuk satpam malam selama satu tahun dengan THR adalah Rp. 28.600.000, Metode otomatis dengan menggunakan peralatan elektronik seperti CCTV, alarm, sensor. Dari metode otomatis, biaya yang dibutuhkan untuk membeli sistem keamanan pertamanya memang lebih malah, tetapi untuk kelanjutannya hanya mengeluarkan biaya perbaikan apa bila terjadi kerusakan atau masalah – masalah yang tidak diharapkan. Perhitungan biaya untuk metode otomatis dengan menggunakan CCTV : -
4 unit camera full infra red
-
4 unit adaptor
11
-
4 unit stecker
-
9 unit BNC (bayonet Neill-Concelman)
-
1 unit DVR(Digital Video Record) dan hardisk 500Gb
-
50 meter kabel camera
-
50 meter kabel power
-
Garansir 1 tahun
CCTV 4 channel dengan harga Rp. 4.500.000,- user dapat menghemat biaya yang dikeluarkan selama satu tahun.
2.2
Teori Umum
2.2.1 Microcontroller
Pada umumnya alat elektronik saat mengunakan satu atau lebih microcontroller yang bertugas sebagai otak yang menghubungkan tujuan dan maksud dari pembuatan alat. Microcontroller adalah sistem microprocessor lengkap yang terkandung dalam sebuah chip. (http://id.wikipedia.org/wiki/Pengendali_mikro) Microcontroller berbeda dengan microprocessor serba guna yang digunakan dalam sebuah computer, kaeran sebuah microcontroller umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal microprocessor, yakni inti prosesor, memori, dan interface I/O yang dapat diprogram. microcontroller biasa digunakan pada produk atau perangkat yang dapat dikotrol secara otomatis, seperti sistem kontrol mesin mobil, perangkat medis, pengendali
12
jarak jauh ( remote control ), mesin perkantoran, bahkan mainan. Microcontroller bedasarkan arsitekturnya dibagi kedalam dua jenis yaitu Complex Instruction Set Computing ( CISC ) dan Reduced Instruction Set Computing ( RISC ). CISC mempunyai lebih banyak instruksi daripada RISC, akan tetapi RISC memiliki fasilitas internal lebih banyak daripada CISC. (http://mjeducation.co/mikrokontroler-sang-pengendali-cerdas-yang-unggul/).
2.2.2
Arduino Uno Arduino adalah sebuah pengendali mikro single-board yang dirancang
untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Arduino memiliki hardware dengan prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino memiliki program yang disebut bootloader yang sudah tertanam didalamnya sebelum dijual ke pasaran. Bootloader ini menjembatani antara software compiler Arduino dengan microcontroller. (http://id.wikipedia.org/wiki/Arduino).
2.2.2.1 Board Arduino Uno
13
Tabel 2.2.2.1 konfigurasi Arduino Atmega328
Microcontroller
Operasi Voltage
5V
Input Voltage
7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage
6-20 V (limits)
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus
50 mA
Flash Memory
32KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 Mhz
2.2.2.1
Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada Arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor 20-50 Kohms. Beberapa pin memiliki fungsi khusus : •
Serial : 0 (RX) dan 1(TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim menggunakan (TX) data TTL seial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.
14
•
Eksternal interupsi : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfirgurasikan untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, batas naik atau batas turun, atau perubahan nilai. Lihat di attachInterrupt() fungsi untuk rincian.
•
PWM menggunakan pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite ().
•
SPI menggunakan 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).
Pin
ini
mendukung
komunikasi
SPI
menggunakan perpustakaan SPI. •
LED menggukanak 13. Ada built-in LED terhubung ke pin 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI (high), LED akan menyala, ketika pin RENDAH (low), itu menandakan off.
•
Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 milai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari ground sampai 5 Volt.
•
TWI : A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi TWI.
•
Aref.
Referensi
tegangan
untuk
Digunakan dengan analogReference (). •
Reset.
input
analog.
15
2.2.2.2
Catu Daya
Arduino dapat beroperasi melalui koneksi USB atau power supply. Dalam penggunaan power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan jack adaptor pada koneksi port input supply. Board Arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 – 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kemungkinan pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board dapat menjadi tidak stabil. Jika menggunakan tegangan input lebih dari 12 volt, tegangan di regulator dapat menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board. Tegangan yang direkomedasikan pada 7 sampai 12 volt. Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut : •
Vin Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (5 volt dari koneksi USB atau tegangan
yang
diregulasikan).
Pengguna
dapat
memberikan tgnagan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai
menggunakan
power
jack,
aksesnya
menggunakan pin ini. •
5V Regulasi power supply digunakan untuk power microcontroller dan komponen lainnya pada board. 5V
16
dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board atau supply oleh USB atau regulasi 5V lainnya. •
3V3 Suplai 3,3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maksimalnya adalah 50mA.
•
Ground (Gnd) Berfungsi sebagai jalur ground pada Arduino.
2.2.2.3
Memory
Arduino memiliki 32 KB flash memory untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. Arduino memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.
2.2.3
Komunikasi Serial
Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data satu persatu pada satuan waktu. Transmisi data pada komunikasi serial dilakukan per bit. Kelebihan dari komunikasi serial dibandingkan dengan komunikasi parallel adalah jalur data yang dibutuhkan hanya dua, yaitu jalur transmitter(TX) dan jalur receiver (RX),selain itu kelebihan lainnya adalah komunikasi data dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dengan jumlah kabel serial lebih sedikit. Kekurangan dari komunikasi serial adalah waktu yang diperlukan untuk pengiriman dan penerimaan data lebih lama.
17
Komunikasi serial pada umumnya memliki dua mode ; •
Synchronous Pada mode ini data dikirim bersamaan dengan sinyal clock,
hal ini menyebabkan antara satu karakter dengan karakter lainnya memiliki jeda waktu yang sama. •
Asynchronous Dalam mode ini pengiriman data dikirim tanpa sinyal clock atau sinkronisasi sinyal clock. Oleh karena itu pada mode
ini
transmitter yang mengirimkan data
harus
menyepakati suatu standar Universal Asynchronous Receive Transmit (UART) sehingga komunikasi data dilakukan dengan standar yang telah disepakati antara transmitter dan receiver, Dalam
pengaturan
UART
terdapat
perintah-
perintahyang berguna sebagai pengatur yaitu start bits,data bits, parity bits, dan juga stop bits. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai perintahperintah diatas :
Start Bit Start bit merupakan penanda awal dimana akan dilakukan suatu proses pengiriman bit data.
Data Bit Data bit merupakan data yang akan dikirim.
18
Parity Bit Parity bit berfungsi sebagai “flag”, atau bias dikatakan sebagai penanda.
Stop Bit Stop
bit
berguna
sebagai
penanda
proses
pengiriman bit data telah selesai. Dalam pengiriman data secara digital terdapat dua buah ukuran yang penting untuk diketahui, yaitu Bit Rate dan Baud Rate. Perbedaan antara Bit Rate dan Baud Rate yaitu: •
Bit Rate
Jumlah dari bit yang terkirim atau diterima per satuan waktu (second). •
Baud Rate
Banyaknya perubahan data yang terjadi per satuan waktu (second). Pada komunikasi serial umumnya jumlah data yang dikirim adalah satu bit start, delapan bit data, dan satu bit stop sehingga dalam satu frame data terdapat sepuluh bit dengan baud rate 9600.
2.2.4
Perangkat Lunak (Arduino Software)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dengan meng-upload ke I/O board. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak open-source lainnya.
19
2.2.4.1 Tampilan Software Arduino
2.2.5
Pemprograman
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan microcontroller yang digunakan. ATmega328
pada
Arduino
memiliki
bootloader
yang
memungkinkan untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan
program
hardware
eksternal.
Ini
berkomunikasi
menggunakan protokol dari bahasa C. Sistem ini dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan LINUX) untuk membuat firmware baru. Atau juga dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal.
20
2.2.6
Automatic Software Reset
Tombol reset Arduino Uno dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk mengatur ulang oleh perangkat lunak yang berjalan
pada
computer
yang
terhubung.
Kontrol
aliran
dari
ATmega8U2/16U2 terhubung ke baris reset dari ATmega 328 melalui kapasitor 100nf, ketika tombol reset turun cukup lama untuk reset chip. Perangkat
lunak
Arduino
menggunakan
kemampuan
ini
untuk
memungkinkan untuk meng-upload program dengan hanya menekan tombol upload di software Arduino. Dengan sistem ini berarti bahwa bootloader dapat memiliki sistem yang lebih efisien.
2.2.7
Sensor
Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur atau mendeteksi kondisi sebenarnya di dunia nyata, seperti pergerakan, panas, atau cahaya dan mengubah kondisi nyata tersebut ke dalam bentuk analog adau digital. (http://computingdictionary.thefreedictionary.com/sensor). Sensor adalah alat yang merespon keadaan fisik, seperti energi panas, energi elektromagnetik, tekanan, magnetik atau pergerakan dengan menghasilkan sinyal elektrik. (http://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-032/_4770.htm).
21
Sensor PIR (Passive Infra Red), merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi adanya perbedaan atau perubahan suku sekarang dan sebelumnya. Sensor gerak menggunakan mudul PIR sangat praktis dan mudah diaplikasikan karena modul PIR membutuhkan rentang tegangan input DC 3-5Volt, cukup efektif untuk mendeteksi gerakan dari jarak 0,01 meter – 6 meter. Ketika tidak mendeteksi gerakan, keluaran modul PIR ini adalah rendah (Low). Dan ketika mendeteksi adanya gerakan, maka keluaran akan berubah menjadi tinggi (High). Sensor PIR tersebut dapat kita atur sendiri dari sisi jarak dan penahanan waktu (holding time). Modul PIR memiliki keluaran yang langsung dapat dihubungkan dengan komponen digital TTL atau CMOS dan juga dapat langsung dihubungkan ke microcontroller. Efektifitas pendeteksian gerakan menggunakan sensor gerak ini dipengaruhi oleh faktor penempatan sensor gerak PIR tersebut. Posisi sensor gerak harus diletakan pada lokasi yang dapat membaca semua gerakan yang ada dalam ruangan atau daerah yang dimonitor oleh sensor gerak PIR tersebut. (http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_PIR_Motion_Sensor)
Gambar 2.2.7.1 Tampilan Sensor PIR Motion
22
Dalam sistem pemantau rumah alat yang paling digunakan untuk pendeteksian gerakan adalah menggunakan sensor PIR. Sensor ini terdiri dari Fresnel lens, IR filter, puroelectric sensor, amplifier, comparator. Cara kerja dari alat ini menggunakan konsep menangkap energy panas yang dihasilkan dari pancaran sinal inframerah pasig yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius. Inframerah filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 7 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor PIR.
Tabel 2.2.7.1 Deskripsi Sensor PIR Tems
Conditions
Min
Norm
Max
Unit
VCC
-
3
-
5
Volts
VCC=3V
-
-
100
µA
VCC=5V
-
-
150
µA
Measuring Range
-
0.1
-
6
M
Holding Time
-
1
-
25
S
Operating Temperature
-
-20
-
70
°C
Storge Temperature
-
-35
-
80
°C
Working Wave Length
-
7
-
14
µm
Detecting Angle
-
-
120
-
Degree
Measuring Current Supply
23
2.2.8
Modul SD-Card
SD card (Secure Digital card) board untuk kartu SD standar. Hal ini memungkinkan sistem untuk menambahkan penyimpanan dan data logging untuk penyimpanan data sistem, sehingga data yang dihasilkan dari sistem yang penulis buat dapat secara otomatis tersimpan dalam memori ini.
Gambar 2.2.8.1 modul SD-Card
Spesifikasi modul SD card: - Board untuk standar kartu SD dan Micro SD (TF) kartu. - Berisi tombol untuk memilih slot kartu flash. - Dudukan langsung pada DFRdiono Uno. - Dapat digunakan di semua microcontroller Gambar di bawah ini adalah konfigurasi pemasangan dari modul SD-card yang akan dihubungkan pada Arduino Uno. (http://www.geeetech.com/wiki/index.php/Arduino_SD_card_Module)
24
Gambar 2.2.8.2 Konfigurasi SD-Card Modul ke Arduino
2.2.9
RTC ( Real Time Clock )
RTC adalah jenis modul pengatur waktu yang terdapat di dalam sebuah computer, dan membantu mengamati waktu yang sedang berlangsung dan dapat berjalan pada daya alternatif (alternate power). Secara teknis, waktu yang akurat dapat diperoleh menggunakan metode lainnya, namun terdapat beberapa keunggulan menggunakan real-timeclock. Faktanya real-time-clock tidak banyak menggunakan konsumsi listrik, sistem RTC ini juga dapat digunakan pada perangkat elektronik lainnya dan dibuat ileh beberapa perusahaan yang juga memproduksinya. RTC dapat menggunakan suatu crystal oscillator atau power line frequency untuk menjaga waktu tetap akurat. Frekuensi yang digunakan biasanya 32,768kHz, kurang lebih seperti yang digunakan pada jam quartz. Frekuensi ini cocok untuk sirkuit binary counter biasa dan dapat melengkapi fungsi time-keeping. Ada beberapa jenis RTC yaitu :
25
•
DS1337
•
DS1678
•
DS1307
RTC dapat dioperasikan dengan baterai kancing CR2032 yang dapat beroperasi selama 9 tahun, tanpa external power 5Volt. RTC ini diakses melalui protocol I2C. Berikut adalah spresifikasi dari RTC : -
Two wire I2C interface.
-
Jam : menit : detik, format waktunya AM atau PM.
-
Hari bulan, tanggal – tahun.
-
Akurasi kalender sampai tahun 2100.
-
Baterai cadangan termasuk.
-
1Hz keluaran pin.
-
Leap year compensation.
Gambar 2.2.9.1 Real Time Clock
Gambar 2.2.9.2 Konfigurasi Pin RTC ke Microcontroller
26
(http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Real_Time_Clock_Module_(DS1307)_(SK U:DFR0151))
2.2.10
IO Expansion Shield for Arduino Uno
Board ekspansi IO ini memiliki input tegangan V5 dengan fitur terbaru
ekspansi
IO
sekarang
yang
mendukung
Xbee.
Ini
menggabungkan fitur popular yang sedang banyak orang gunakan. Salah satunya dapat menggunakan fitur Xbee dengan ekspansi IO peisai (V4). Shield board ini bahkan mendukung SD-Card module yang menyediakan perluasan fungsional utama untuk Arduino sejauh ini. Seperti sistem sebelumnya, mendukung RS485, APC220, Bluetooth komunikasi, control servo.
Gambar 2.2.10.1 DFRduino Shield
27
Spesifikasi : Support RS485 Support Xbee (Xbee pro) Support Bluetooth Support APC220 Support SD card read/write
2.2.11
Serial Kamera
Serial Kamera V0.9b adalah kamera yang menggunakan format JPEG (Joint Photographic Experts Group). Modul kamera yang mudah digunakan untuk MCU ini telah terintegrasi pengolahan citra DSP untuk menghasilkan 320 *240 atau 640 *480 gambar JPEG tanpa informasi gambar kecil, gambar yang diambil akan disimpan dalam buffer internal dan ditransfer melalui UART port. Modul kamera ini mudah diaplikasikan untuk pengawasan industri, medical equipment, keamanan, dan lain-lain.
28
Gambar 2.2.11.1 Grove Kamera
Berikut daftar spesifikasi : • Stem – Basis perisai antarmuka. • Standar baud rate dari serial port adalah 115200. • 640x480 atau 320x240 resolusi standar. • JPEG terkompresi gambar tampa informasi gambar kecil. • DC 5V catu daya. • Ukuran 32mm x 32mm • Konsumsi arus: 80-100mA http://seeedstudio.com/wiki/index.php?title=Twig_-_Serial_Camera_v0.9b
2.2.11.1
Protokol komunikasi dari module kamera :
Tabel 2.2.11.1.1 Reset Command
Return
0x56 0x00 0x26 0x00
0x76 0x00 0x26 0x00
29
Tabel 2.2.11.1.2 Pengambilan Gambar Command
Return
0x56 0x00 0x36 0x01 0x00
0x76 0x00 0x36 0x36 0x00 0x00
Tabel 2.2.11.1.3 Pembacaan Berkas Ukuran JPEG Command
Return
0x56 0x00 0x34 0x01 0x00
0x76 0x00 0x34 0x00 0x04 0x00 0x00 0xXH 0xXL
Catatan: XH XL adalah berkas panjang dari berkas JPEG, MSB dibagian depan dan diikut oleh LSB
Tabel 2.2.11.1.4 pembacaan berkas data JPEG Command
Return
0x56 0x00 0x32 0x0C 0x00 0x0A
0x76 0x00 0x32 0x00 0x00
0x00 0x00 0xAH 0xAL
(interval time) 0xFF 0xD8…
0x00 0x00 0xLH 0xLL 0xXX 0xXX
(Interval time) 0x76 0x00 0x32 0x00 0x00
Berkas JPEG diawali dengan FF D8 dan diakhiri dengan FF D9. Untuk membaca berkas JPEG, selalu diawali dengan alamat 00
30
00, dan pilih ukuran potongan yang merupakan kelipatan dari 8, dan membaca potongan tersebut berkali-kali sampai merah FF D9 yang menunjukan akhir dari berkas JPEG. Catatan: waktu interval =0xxx 0xxx*0.01ms, ini dianjurkan untuk menjadi 0x000A 0x0000AHAL: alamat awal data untuk membaca data. 0x0000LHLL: panjang data untuk membaca waktu.
Tabel 2.2.11.1.5 Berhenti Pengambilan Gambar Command
Return
0x56 0x00 0x36 0x01 0x03
0x76 0x00 0x36 0x00 0x00
Tabel 2.2.11.1.6 perbandingan kompresi Command
Return
0x56 0x00 0x31 0x05 0x01 0x01 0x12
0x76 0x00 0x31 0x00 0x00 0xXX
0x04 0xXX
Catatan: 0xXX:0x00:0xFF awalnya adalah x36
31
Tabel 2.2.11.1.7 Pengaturan Ukuran Gambar Command
0x56 0x00 0x31 0x05 0x04 0x01 0x00 0x19
Return
0x76 0x00 0x31 0x00 0x00
0x11 (320*240) 0x56 0x00 0x31 0x05 0x04 0x01 0x00 0x19
0x76 0x00 0x31 0x00 0x00
0x00 (640*480)
Tabel 2.2.11.1.8 Lanjut untuk Pengambilan Gambar Command
Return
0x56 0x00 0x36 0x01 0x02
0x76 0x00 0x36 0x00 0x00
Tabel 2.2.11.1.9 Penghematan Daya Enter Power Saving Command
Return
0x56 0x00 0x3e 0x03 0x00 0x01 0x01
0x76 0x00 0x3e 0x00 0x00
Exit Power Saving Command
Return
0x56 0x00 0x3e 0x03 0x00 0x01 0x00
0x76 0x00 0x3e 0x00 0x00
32
Tabel 2.2.11.1.10 Penggantian Baud Rete Command
Return
0x56 0x00 0x24 0x03 0x01 0xXX 0xXX
0x76 0x00 0x24 0x00 0x00
0xXX 0xXX
Baud Rate
0xae 0xc8
9600
0x56 0xe4
19200
0x2a 0x12
38400
0x1c 0x4c
57600
0x0d 0xa6
115200
2.2.12
Buzzer Modul
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suaa. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi atau suara. Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5KHz. (http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=Digital_Buzzer_Mo dule_%28SKU:_DFR0032%29)
33
Gambar 2.2.14.1 buzzer modul
2.2.13
Modem
Modem berasal dari singkatan Modulator Demodulator. Modulator merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi ke dalam sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan, sedangkan Demodulator adalah bagian yang memisahkan sinyal informasi (biasanya berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehingga informasi tersebut dapat diterima dengan baik. Modem merupakan penggabungan keduanya, jadi modem dapat diartikan sebagai alat komunikasi dua arah. Data dari komputer yang berbentuk sinyal digital diberikan kepada modem untuk diubah menjadi sinyal analog, ketika modem menerima data dari luar berupa sinyal analog, modem mengubahnya kembali ke sinyal digital agar dapat diproses lebih lanjut oleh komputer. Sinyal analog tersebut dapat dikirimkan melalui beberapa media telekomunikasi seperti telepon dan radio. Setibanya di modem tujuan, sinyal analog tersebut diubah menjadi sinyal digital kembali dan dikirimkan kepada komputer. Terdapat dua jenis modem secara fisiknya, yaitu modem eksternal dan modem internal. Modem eksternal terdapat di luar alat,
34
umumnya modem eksternal terdapat pada kantor, rumah maupun fasilitas umum seperti restoran, perpustakaan dan pusat pertokoan yang menggunakan fasilitas internet. Modem eksternal
lain contohnya
berbentuk flashdisk yang dapat di lepas atau pasang, praktis dan mudah dibawa.
2.2.13.1
GSM
Modem yang banyak digunakan merupakan modem portabel menggunakan jaringan Global System for Mobile Communications (GSM). GSM adalah teknologi komunikasi yang bersifat digital. Teknologi GSM memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. Jaringan GSM saat ini bekerja pada frekuensi 900 - 1800 Mhz. GSM merupakan sistem telekomunikasi seluler yang memiliki banyak kelebihan dibanding sistem analog, antara lain :
Kapasitas sistem lebih besar, karena menggunakan teknologi digital di mana penggunaan sebuah kanal tidak hanya diperuntukkan bagi satu pengguna saja sehingga saat pengguna tidak mengirimkan informasi, kanal dapat digunakan oleh pengguna lain.
Sebagai standar internasional memungkinkan GSM dapat digunakan mancanegara.
35
Dengan teknologi digital, tidak hanya menghantarkan suara, tapi memungkinkan layanan lain seperti teks, gambar, dan video.
Keamanan sistem yang lebih baik.
Kualitas suara lebih jernih dan peka.
Mobile (dapat dibawa kemana-mana).
2.2.13.1.1
Sejarah GSM
GSM muncul pada pertengahan 1991 dan akhirnya dijadikan standar telekomunikasi seluler untuk seluruh Eropa oleh ETSI (European Telecomunication Standar Institute). Pengoperasian GSM secara komersil baru dapat dimulai pada awal kuartal terakhir 1992 karena GSM merupakan teknologi yang kompleks dan butuh pengkajian yang mendalam untuk bisa dijadikan standar. Pada
awal
pengoperasiannya,
GSM
telah
mengantisipasi perkembangan jumlah penggunanya yang sangat pesat dan arah pelayanan per area yang tinggi, sehingga arah perkembangan teknologi GSM adalah DCS (Digital Cellular System) pada alokasi frekuensi 1800 Mhz. Dengan frekuensi tersebut, akan dicapai kapasitas pelanggan yang semakin besar per satuan sel. Selain itu, dengan luas sel yang semakin kecil akan dapat menurunkan kekuatan daya pancar handphone, sehingga bahaya radiasi yang timbul
36
terhadap organ kepala akan dapat dikurangi. Pemakaian GSM kemudian meluas ke Asia dan Amerika, termasuk Indonesia. Indonesia awalnya menggunakan sistem telepon seluler analog yang bernama AMPS (Advances Mobile Phone System) dan NMT (Nordic Mobile Telephone). Namun dengan hadir dan dijadikannnya standar sistem komunikasi seluler membuat sistem analog perlahan menghilang, tidak hanya di Indonesia, tapi juga di Eropa. Pengguna GSM pun semakin lama semakin bertambah. Pada akhir tahun 2005, pelanggan GSM di dunia telah mencapai 1,5 triliun pelanggan. Akhirnya GSM tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
2.2.13.1.2
Spesifikasi GSM
Di Eropa, pada awalnya GSM di desain untuk beroperasi pada frekuensi 900 Mhz. Pada frekuensi ini, frekuensi uplink-nya digunakan frekuensi 890– 915 MHz , sedangkan frekuensi downlink-nya menggunakan frekuensi 935– 960 MHz. Bandwidth yang digunakan adalah 25 Mhz (915–890 = 960–935 = 25 Mhz), dan lebar kanal sebesar 200 Khz. Dari keduanya, maka didapatkan 125 kanal, dimana 124 kanal digunakan untuk suara dan satu kanal untuk sinyal. Pada perkembangannya, jumlah kanal 124 semakin tidak
37
mencukupi dalam pemenuhan kebutuhan yang disebabkan pesatnya pertambahan jumlah pengguna. Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang lebih banyak, maka regulator GSM di Eropa mencoba menggunakan tambahan frekuensi untuk GSM pada band frekuensi di range 1800 Mhz dengan frekuensi 1710-1785 Mhz sebagai frekuensi uplink dan frekuensi 1805-1880 Mhz sebagai frekuensi downlink. GSM dengan frekuensinya yang baru ini kemudian dikenal dengan sebutan GSM 1800, dimana tersedia bandwidth selbesar 75 Mhz (1880-1805 = 1785– 1710 = 75 Mhz). Dengan lebar kanal yang tetap sama yaitu 200 Khz sama, pada saat GSM pada frekuensi 900 Mhz, maka pada GSM 1800 ini akan tersedia sebanyak 375 kanal.
2.2.13.1.3
Keunggulan GSM
GSM, sebagai sistem telekomunikasi seluler digital memiliki keunggulan yang jauh lebih banyak dibanding sistem analog, di antaranya: •
Kapasitas
sistem
menggunakan penggunaan
lebih
teknologi sebuah
kanal
besar, digital tidak
karena dimana hanya
diperuntukkan bagi satu pengguna saja. Sehingga saat pengguna tidak mengirimkan informasi, kanal dapat digunakan oleh pengguna lain.
38
•
Sifatnya yang sebagai standar internasional memungkinkan international roaming.
•
Dengan
teknologi
digital,
tidak
hanya
mengantarkan suara, tapi memungkinkan servis lain seperti teks, gambar, dan video. •
Keamanan sistem yang lebih baik.
•
Kualitas suara lebih jernih dan peka.
Keunggulan
GSM
yang
beragam
pantas
saja
membuatnya menjadi sistem telekomunikasi seluler terbesar penggunanya di seluruh dunia.
2.2.13.2
GPRS
General Packet Radio Service (GPRS) merupakan suatu teknologi yang memungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat dibandingkan dengan penggunaan Circuit Switch Data atau CSD. Penggabungan layanan telepon seluler dengan GPRS menghasilkan generasi baru yang disebut 2.5G. Sistem GPRS dapat digunakan untuk transfer data dalam bentuk paket data yang berkaitan dengan internet. GPRS merupakan sistem transmisi berbasis paket untuk GSM yang menggunakan prinsip 'tunnelling'. Ia menawarkan laju data yang lebih tinggi. Laju datanya secara kasar sampai 160 kbps
39
dibandingkan dengan 9,6 kbps yang dapat disediakan oleh rangkaian tersakelar GSM. Kanal-kanal radio ganda dapat dialokasikan bagi seorang pengguna dan kanal yang sama dapat pula digunakan dengan berbagi antar pengguna sehingga menjadi sangat efisien. Dari segi biaya, harga mengacu pada volume penggunaan. Penggunanya ditarik biaya dalam kaitannya dengan banyaknya byte yang dikirim atau diterima, tanpa memperdulikan panggilan, dengan demikian dimungkinkan GPRS akan menjadi lebih cenderung dipilih oleh pelanggan untuk mengaksesnya daripada layanan-layanan IP. GPRS merupakan teknologi baru yang memungkinkan para operator jaringan komunikasi bergerak menawarkan layanan data dengan laju bit yang lebih tinggi dengan tarif rendah, sehingga membuat layanan data menjadi menarik bagi pasar massal. Para operator jaringan komunikasi bergerak di luar negeri kini melihat GPRS sebagai kunci untuk mengembangkan pasar komunikasi bergerak menjadi pesaing baru di lahan yang pernah menjadi milik jaringan kabel, yakni layanan internet. Kondisi ini dimungkinkan karena ledakan penggunaan internet melalui jaringan kabel (telepon) dapat pula dilakukan melalui jaringan bergerak. Layanan bergerak yang kini sukses di pasar adalah, laporan cuaca, pemesanan makanan, social networking sejenis Facebook, Twitter dan sebagainya, aplikasi chatting, berita olah raga sampai ke berita-berita penting harian. Dari perkembangan tersebut, dapat
40
dirasakan dampaknya pada kemunculan berbeagai provider HP yang bersaing menawarkan tarif GPRS yang semakin terjangkau.
2.2.13.3
Sistem Pengiriman Informasi
Pengetahuan
Dasar
mengirim-menerima
SMS
melalui
Mikrokontroler ( dengan AT Command modem GSM) Pengetahuan
Dasar
mengirim-menerima
SMS
melaluiMikrokontroler dengan tujuan bisa berkomunikasi dengan Microcontroller melalui SMS.
Alat dan bahan :
1. Modul microcontroller AVR 2. Modem GSM dgn serial Port 4. GSM SIM CARD (XL ,simpati ,tri, dll) 5. Software Codevision Prinsip
dan
Cara
kerja
Mengirim
SMS
melalui
Microcontroller : Microcontroller mengirim data ( isi SMS dan No tujuan) ke modem GSM melalui RS232,kemudian modem GSM mengirim data tsb ke SMS center yang akan menyampaikan ke No Hp yg dituju.
41
Gambar 2.2.16.3.1 sistem pengiriman informasi
Perintah yang di mengerti modem adalah “AT Command” . Disebut AT Command karena perintah2nya didahului oleh “AT” (Atention). Contoh beberapa AT command untuk Modem GSM: AT+CPBF : cari no telp. AT+CPBR : membaca buku telp. AT+CPBW : menulis no telp di buku telp. AT+CMGF : menyeting mode SMS text atau PDU AT+CMGL : melihat semua daftar sms yg ada. AT+CMGR : membaca sms. AT+CMGS : mengirim sms. AT+CMGD : menghapus sms. AT+CMNS : menyeting lokasi penyimpanan ME(hp) atau SM(SIM Card) AT+CGMI : untuk mengetahui nama atau jenis ponsel AT+CGMM : untuk mengetahui kelas ponsel
42
AT+COPS? : untuk mengetahui nama provider kartu GSM AT+CBC : untuk mengetahui level baterai AT+CSCA : untuk mengetahui alamat SMS Center
Dalam proses pengiriman atau penerimaan SMS, terdapat 2 mode yaitu: 1. Mode SMS text 2. Mode SMS PDU (Protocol Data Unit). Mode yang paling mudah digunakan yaitu mode teks (kode ASCII). Tapi mode PDU(kode hexa) lebih powerful. Contoh : Settinglah modem GSM ke Mode SMS text, lihat semua sms yg ada kemudian hapus sms dari modem GSM.
Tabel 2.2.16.3.1 Setting Modem GSM
AT+CMGF=1 < tekan enter(CR) > OK AT+CMGL="ALL" //(pada mode PDU(CMGF=0) gunakan AT+CMGL=4) +CMGL: 1,"REC UNREAD","+6285695341050",,"11/04/13,10:26:26+04" pesan pertama +CMGL: 2,"REC UNREAD","+6285695341050",,"11/04/13,10:26:49+04" pesan kedua OK
43
AT+CMGD=1 //hapus pesan pertama OK AT+CMGD=2 //hapus pesan kedua OK
Tabel 2.2.16.3.2 menghapus SMS AT Command
Response MODEM
AT+CMGD=
OK
2.3
Teori Khusus
2.3.1
Format Citra Digital ( Foto )
Citra digital dapat disimpan dalam berbgai macam format. Beberapa format citra digital dapat memanfaatkan metode kompersi dalam penyimpanan data citra. Kompresi yang dilakukan dapat bersifat lossy maupun lossless, bergantung kepada jenis format yang digunakan. Kompresi yang bersifat lossy menyebabkan penurunan kualitas citra, meskipundalam beberapa kasus penurunan kualitas tersebut tidak dapat
44
dikenali oleh mata manusia. Beberapa format citra digital yang banyak ditemui adalah BMP, JPEG, GIF, PNG, dan lain-lain. Dalam sistem pengiriman foto, penulis gunakan format JPEG.
2.3.2
JPEG Images
Joint Photograpic Experts (JPEG, dibaca jay-pag) dirancang untuk kompresi beberapa full-color atau gray-scale dari suatu gambar yang asli, seperti pemandangan asli didunia ini. JPEGs bekerja dengan baik pada continous tone image seperti photographs tetapi tidak terlalu bagus pada ketajaman gambar dan seni pewarnaan seperti penulisan, kartun yang sederhana atau gambar yang menggunakan banyak garis. JPEG sudah mendukung untuk 24-bit color depth atau sama dengan 16,7 juta warna (224 = 16.777.216 warna), progressive JPEGs adalah tipe dari beberapa persen lebih kecil dibandingkan baseline JPEGs. Tetapi keuntungan dari JPEG dan jenis-jenisnya terlihat pada langkah-langkahnya sama seperti interlaced GIFs. JPEG adalah algoritma kompresi secara lossy. JPEG bekerja dengan merubah gambar spasial dan mempresentasikan kedalam pemetaan frekuensi. Discrete Cosine Transform (DCT) dengan memisahkan antara informasi frekuensi yang rendah dan tinggi dari sebuah gambar.informasi frekuensi yang tinggi akan diseleksi untuk dihilangkan
yang
terikat
pada
pengaturan
kualitas
yang
digunakan.kompresi dengan tingkatan yang terikat pada pengaturan kualitas yang digunakan, kompresi dengan tingkatan yang lebih baik,
45
tingkatan yang lebih baik dari informasi yang dihilangkan. Waktu kompresi
dan
dekompresi
dihasilkan
dengan
simetris.
JPEG
Group’s(IJG) decoder lebih ditingkatkan kemampuannya dibandingkan dengan encodernya. Manakala, ketika diperlihatkan 8bits, mengurangi kuantisasi warna yang lambat. Banyak pada penjual JPEG menawarkan untuk mempercepat hasil dari JPEG, kuantisasi warna dan kualitas dengan mengimplementasikan IJG. JPEG dirancang untuk mengeksploitasi tingkatan dari mata kita yakni bahwa mata kita tidak akan dapat membedakan perubahan yang lambat terang dan warna dibandingkan dengan perbedaan suatu jarak apakah jauh atau dekat. Untuk itu JPEG sangat baik digunakan pada fotografi dan monitor 80-bit. JPEG sebenarnya hanyalah algoritma kompresi, bukan merupakan nama format file. File yang biasa disebut JPEG pada jaringan sebenarnya adalah JFIF(JPEG File Interchange Format).
