1 RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LISTRIK BERBASIS WEB MENGGUNAKAN SERVER ONLINE MINI PC RASPBERRY PI Tugas Akhir disusun untuk memenuhi syarat mencapai...
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LISTRIK BERBASIS WEB MENGGUNAKAN SERVER ONLINE MINI PC RASPBERRY PI
Tugas Akhir disusun untuk memenuhi syarat mencapai gelar Kesarjanaan Komputer pada Program Studi Teknik Informatika Jenjang Program Strata 1
oleh : Lilik Kunarso 11.01.53.0105 13161
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS STIKUBANK (UNISBANK) SEMARANG 2015
i
PERNYATAAN KESIAPAN UJIAN TUGAS AKHIR Saya Lilik Kunarso, dengan ini menyatakan bahwa Laporan Tugas Akhir yang berjudul : RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LISTRIK BERBASIS WEB MENGGUNAKAN SERVER ONLINE MINI PC RASPBERRY PI adalah benar hasil karya saya dan belum pernah diajukan sebagai karya ilmiah, sebagian atau seluruhnya, atas nama saya atau pihak lain.
Lilik Kunarso NIM : 11.01.53.0105
Disetujui oleh Pembimbing Kami setuju Laporan tersebut diajukan untuk Ujian Tugas Akhir
Semarang,10 Agustus 2015
Zuly Budiarso,IR,M.Cs. NIY.YU.2.03.02.057
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Telah dipertahankan di depan tim dosen penguji Tugas Akhir Fakultas Teknologi Informasi UNIVERSITAS STIKUBANK SEMARANG (UNISBANK) Semarang dan diterima sebagai salah satu syarat guna menyelesaikan Jenjang Program Strata-1, Program Studi Teknik Informatika Semarang,10 Agustus 2015 Ketua
(Zuly Budiarso,IR,M.Cs.) Sekretaris
(Eddy Nurraharjo,ST,M.Cs.) Anggota
(Dwi Budi Santoso,S.Kom,M.Kom.)
MENGETAHUI: UNIVERSITAS STIKUBANK (UNISBANK) SEMARANG Fakultas Teknologi Informasi Dekan
(Dr. Drs. Y. Suhari, M.MSI.)
iii
MOTTO
Di dunia ini tidak ada yang mudah, tetapi tidak ada yang tidak bisa dipelajari Menunda hanya akan membuat sesuatu terlihat lebih sulit. Satu-satunya alasan manusia ada di dunia adalah untuk membantu sesama. Kita adalah apa yang berulang-ulang kita perbuat, jadi kesempurnaan bukanlah suatu prestasi, melainkan kebiasaan. (Aristoteles).
PERSEMBAHAN
Allah subhanahu wa ta’ala yang telah memberikan dua hal yang sangat berharga, yaitu waktu dan kesempatan. Ayah dan Ibu yang telah menjadi figur dan teladan yang luar biasa bagi saya. Kekasih tercinta yang selalu setia mendampingi, memberi semangat dan motivasi. Semua sahabat dan teman saya yang selalu memberikan dukungan selama ini. Semua saudara saya yang selalu memberikan dukungan selama ini. Dan pihak lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
iv
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS STIKUBANK (UNISBANK) SEMARANG
Program Studi : Teknik Informatika Tugas Akhir Sarjana Komputer RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LISTRIK BERBASIS WEB MENGGUNAKAN SERVER ONLINE MINI PC RASPBERRY PI Lilik Kunarso NIM : 11.01.53.0105
Abstraksi Perkembangan ilmu pengetahuan teknologi saat ini ditandai dengan bermunculannya alat-alat yang menggunakan sistem kontrol digital dan otomatis. Teknologi menjadi hal yang sangat berguna bagi kehidupan manusia, mulai dari teknologi mekanik, listrik, dan tentunya teknologi telekomunikasi. Di era globalisasi seperti sekarang ini, teknologi sangat membantu aktivitas manusia agar lebih mudah dan lebih efisien. Penggunaan teknologi website saat ini dapat diaplikasikan sebagai sistem kontrol dan monitoring, yang digunakan untuk mengendalikan piranti kelistrikan, sehingga user cukup mengontrol dari PC atau smartphone yang telah dihubungkan dengan Wi-Fi atau Internet. Dalam hal ini pengontrolan menggunakan Mini PC Raspberry Pi yang memiliki beberapa keunggulan seperti low power dan relatif mudah apabila dihubungkan dengan web server dibandingkan dengan mikrokontroler. Dengan memanfaatkan Mini PC Raspberry Pi sebagai web server dapat menggantikan fungsi PC pada umumnya. Kata kunci : sistem kontrol, website, Mikrokontroler, Mini PC Raspberry Pi
Semarang,10 Agustus 2015 Pembimbing
(Zuly Budiarso,IR,M.Cs.)
v
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa taa’la atas Rahmat, Taufiq dan Hidayah-Nya Penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan
judul
BERBASIS
“RANCANG
WEB
BANGUN
MENGGUNAKAN
SISTEM
KONTROL
SERVER
ONLINE
LISTRIK MINI
PC
RASPBERRY PI” ini tepat pada waktunya. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat untuk menempuh jenjang strata-I program studi Teknik Informatika Universitas Stikubank “UNISBANK” Semarang. Menyadari kemampuan yang terbatas pada saya, tentu saja laporan ini tidak dapat diselesaikan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dalam kesempatan ini pula saya ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak - pihak yang telah memberikan bantuan, saran, bimbingan, petunjuk, serta dorongan, baik dalam bentuk moral maupun spiritual kepada saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Ucapan terima kasih saya haturkan kepada :
vi
1. Bapak Dr. H. Hasan Abdul Rozak, S.H., C.N. selaku Rektor Universitas Stikubank Semarang. 2. Bapak Dr. Drs. Y. Suhari, M.MSI. selaku Dekan Fakultas Teknologi Informasi Universitas Stikubank Semarang. 3. Bapak Jati Sasongko Wibowo, S.Kom., M.Cs. selaku kepala Progdi Teknik Informatika Universitas Stikubank Semarang. 4. Bapak Eddy Nurraharjo, ST, M.Cs. selaku dosen wali yang banyak memberikan saran, pengarahan, dan bantuan selama ini. 5. Bapak Zuly Budiarso,IR,M.Cs. selaku dosen Pembimbing yang membantu mengarahkan baik sistematika dan tata bahasa serta memberi saran – saran dalam penyusunan tugas akhir ini. 6. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Program Studi Tehnik Informatika di Universitas Stikubank Semarang, atas segala bimbingan selama saya menempuh studi. 7. Ayahanda yang selalu menjadi inspirasi dan motivator bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Ibunda dan saudara-saudara tercinta yang tak pernah berhenti akan doanya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 9. Kekasih tercinta, yang selalu setia mendampingi dan memberi dukungan dari awal sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini. 10. Semua teman-teman terkasih dan tersayang yang telah mendukung dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
vii
Tiada kata maupun harta benda yang pantas saya hanturkan untuk membalas semua bantuan tersebut, kecuali doa tulus kepada Allah subhanahu wa taa’la, semoga semua pihak yang telah membantu kelancaran dalam penyusunana tugas akhir ini mendapatkan imbalan berkat yang melimpah dari-Nya. Sebagai manusia biasa, saya menyadari bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun akan dengan senang hati saya terima demi kebaikan dan kesempurnaan penyusunan laporan di masa yang akan datang. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan menambah pengetahuan bagi kita semua. Semarang,10 Agustus 2015
Hasil Pengujian Client Laptop ................................................
66
Tabel 6.2.
Hasil Pengujian Client HP Android ........................................
68
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Script program sistem kontrol output GPIO Raspberry Pi ............................
xv
71
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Pada saat ini dunia teknologi berkembang dengan pesat disegala bidang. Dengan semakin majunya ilmu pengetahuan dan ilmu teknologi saat ini ditandai dengan bermunculannya alat-alat yang menggunakan sistem kontrol digital dan otomatis. Teknologi menjadi hal yang sangat berguna bagi kehidupan manusia, mulai dari teknologi mekanik, listrik, dan tentunya teknologi telekomunikasi. Di era globalisasi seperti sekarang ini, teknologi sangat membantu aktivitas manusia agar lebih mudah dan lebih efisien. Teknologi alat elektronika adalah salah satu teknologi yang tentunya akan sangat membantu manusia dalam melakukan berbagai hal terutama dalam mengontrol berbagai piranti kelistrikan. Sebuah komputer memiliki banyak fungsi diantaranya pengolahan data, pengontrolan, server dan banyak lagi fungsi lainnya. Salah satu fungsi sebuah komputer adalah sebagai pengontrol suatu alat yang dikontrol melalui bahasa pemrograman tertentu yang dikomunikasikan melalui suatu mikrontrollerr melalui web server. Namun terdapat ketidak efisiensian dalam dimensi komputer yang besar dan penggunaan daya yang besar. Dengan memanfaatkan Mini PC sebagai pengontrol jarak jauh melalui bahasa pemrograman tertentu menjadikan lebih efisien.
1
Mini PC merupakan suatu perangkat komputer dengan ukuran kecil yang memiliki sistem operasi tertentu. Dengan kapasitas processor yang besar sesuai dengan versinya dan digunakan untuk kebutuan multi user yang memungkinkan akses oleh beberapa pengguna dalam waktu bersamaan ke sistem operasi atau aplikasinya. Salah satu perangkat mini PC adalah Raspberry Pi. Raspberry Pi memiliki fitur GPIO (general purpose input output) yang berfungsi sebagai port-port yang mengirimkan perintah sesuai instruksi atau program yang dibuat. Penggunaan teknologi website saat ini dapat diaplikasikan sebagai kendali dan monitoring, yang digunakan untuk mengendalikan piranti kelistrikan, sehingga user cukup mengontrol dari PC atau smartphone yang telah dihubungkan dengan Wi-Fi atau Internet. Dalam hal ini pengontrolan menggunakan Raspberry Pi yang memiliki beberapa keunggulan seperti low power dan relatif mudah apabila dihubungkan dengan web server dibandingkan dengan mikrokontroler. Dengan memanfaatkan Mini PC Raspberry Pi sebagai web server dapat menggantikan fungsi PC pada umumnya. Oleh karena itu berdasarkan latar belakang di atas serta keinginan penulis untuk memberikan solusi pada permasalahan-permasalahan dan kebutuhan-kebutuhan yang muncul, maka penulis mengambil judul pada Tugas Akhir “ RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LISTRIK BERBASIS WEB MENGGUNAKAN SERVER ONLINE MINI PC RASPBERRY PI ”.
2
1.2.Perumusan dan Pembatasan Masalah 1.2.1. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas maka penulis dapat merumuskan masalah-masalah sebagai berikut. a. Bagaimana membuat rangkaian hardware server yang digunakan nantinya sebagai web server sistem kontrol yang mempunyai low power dan mudah dalam pengkonfigurasiannya? b. Bagaimana membuat rangkaian sistem kontrol yang simple tetapi tetap efektif dan efisien dalam penggunaanya? 1.2.2. Pembatasan Masalah Ruang lingkup permasalahan dalam penelitian ini akan dibatasi pada : a. Perancangan sebuah sistem kontrol yang mengontrol 4 beban listrik melalui 4 relay kontrol. b. Menggunakan fitur GPIO Raspberry pi sebagai output eksekusi program. c. Pemanfaatan web local melalui media wifi sebagai wireless kontrol kerja sistem.
3
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah sebagai berikut : a. Merancang dan membangun sebuah web server sistem kontrol kelistrikan yang mempunyai low power dan mudah dalam pengkonfigurasiannya, sehingga lebih efektif dan efisien dalam penggunaanya. b. Membuat sistem kontrol yang mudah dalam pemrogamannya serta simple rangkaiannya tetapi tetap efektif dan efisien dalam aplikasinya. Adapun manfaat yang dihasilkan dari penelitian ini adalah dapat mengukur sejauh mana ilmu yang sudah didapat pada mata kuliah yang telah dipelajari saat di bangku perkuliahan dapat dikuasai dan dimanfaatkan sebagai sebuah hasil karya. Dan jika dikembangkan secara luas dapat bermaanfaat bagi masyarakat umum sebagai sarana sistem kontrol kelistrikan jarak jauh pengganti kontrol manual. 1.4. Metodologi Penelitian Metode penelitian adalah cara yang digunakan oleh peneliti dalam mengumpulkan data penelitiannya. 1.4.1.Jenis Data 1. Data Primer Data primer adalah data-data yang diperoleh secara langsung pada sumber penelitian.
4
2. Data Sekunder Data sekunder adalah data-data yang diperoleh tidak secara langsung dari sumber penelitian dan dari orang-orang yang berkompeten dalam bidang suatu sistem kontrol piranti kelistrikan, literatur buku-buku, majalah, dan artikel internet, blog, website khususnya
yang mengandung materi suatu sistem kontrol
kelistrikan. 1.4.2. Metode Pengumpulan Data
1. Observasi Melalui pengamatan dan pengalaman yang didapat, penulis menyimpulkan bahwa para user menginginkan sistem kontrol kelistrikan yang mudah dan efisien.
2. Studi literatur Melakukan pengumpulan data dengan mencatat dan membaca buku-buku yang berkaitan dengan pokok permasalahan. Sebagian besar metode ini diambil dari situs-situs internet, dan sisanya
dari
buku
cetak
dan ebook.
Penulis
melakukan
pengumpulan data dengan cara browsing, mengunduh ebook dan membaca beberapa buku-buku referensi internet yang berhubungan dengan laporan skripsi ini. Sehingga diperoleh gambaran dari prinsip kerja suatu sistem kontrol kelistrikan yang akan dibuat.
5
3. Studi Pustaka Metode ini dilakukan untuk mencari dan mendapatkan sumbersumber kajian. Landasan teori yang mendukung, data-data, atau informasi sebagai acuan dalam melakukan perencanaan, percobaan, pembuatan, dan penyusunan laporan. 1.4.3.Metode Pengembangan Sistem Metode yang digunakan untuk membuat atau mengembangkan perangkat
lunak ini adalah model waterfall. Adapun tahap-tahap
dalam metode ini adalah : 1. Analisa Pada tahap ini kegiatan yang dilakukan adalah menganalisa suatu masalah yang ada yang bertujuan untuk mendefinisikan obyektif keseluruhan dari hardware, software dan mengidentifikasi segala kebutuhan yang dibutuhkan. 2. Desain Tahap ini dilakukan sebelum melakukan pembangunan sistem. Tahap ini bertujuan untuk memberikan gambaran apa yang seharusnya dikerjakan dan bagaimana struktur suatu sistem kontrol kelistrikannya. Tahap ini membantu dalam menspesifikasikan kebutuhan hardware dan sistem serta mendefinisikan arsitektur suatu sistem kontrol kelistrikan secara keseluruhan.
6
3. Implementasi Dalam tahap ini dilakukan pembangunan suatu sistem kontrol piranti kelistrikan. Pembuatan suatu sistem kontrol piranti kelistrikan ini dipecah menjadi modul-modul kecil yang nantinya akan digabungkan dalam tahap berikutnya. Selain itu dalam tahap ini juga dilakukan pemeriksaaan terhadap modul yang dibuat, apakah sudah memenuhi fungsi yang diinginkan atau belum. 4. Integration & Testing Di tahap ini dilakukan penggabungan modul-modul yang sudah dibuat dan dilakukan pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah suatu sistem kontrol kelistrikan yang dibuat sesuai dengan desainnya dan masih terdapat kesalahan atau tidak. 5. Operation & Maintenance Tahap ini merupakan tahap terakhir dalam model waterfall. suatu sistem kontrol kelistrikan yang sudah jadi dioperasikan serta dilakukan memperbaiki
pemeliharaan.
Pemeliharaan
termasuk
dalam
kesalahan yang tidak ditemukan pada langkah
sebelumnya.
7
1.5. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini dibahas mengenai Latar Belakang Masalah, Perumusan Masalah, Pembatasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian, Metodologi Penelitian dan Sistematika Penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menjelaskan tentang informasi yang sudah didapat dari hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yang berhubungan dengan permasalahan yang ada dalam sebuah penelitian yang sedang diteliti. BAB III LANDASAN TEORI Pada bab ini berisi uraian beberapa landasan teori yang digunakan dan berhubungan dengan pokok permasalahan yang dipilih, landasan teori tersebut bersumber dari buku atau dari hasil penelitian yang akan dijadikan landasan penulisan skripsi yang dibuat. BAB IV ANALISA DAN RANCANGAN Dalam bab ini menguraikan tentang kebutuhan sistem yang dibutuhkan dalam perancangan desain sistem kontrol, membahas bagaimana rancangan sistem yang akan dibuat yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan user.
8
BAB V IMPLEMENTASI Dalam bab ini membahas bagaimana rancangan yang sudah terbentuk tersebut diimplementasikan langkah demi langkah secara jelas. BAB VI PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini membahas dan menguraikan tentang hasil pengujian dari sistem yang sudah dibuat. BAB VII PENUTUP Dalam bab ini akan membahas kesimpulan yang dapat diambil dan saransaran yang diharapkan bermanfaat.
9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Kendali Peralatan On/Off via Web Penelitian ini dilakukan oleh Muhammad Amiruddin, Imadudin Harjanto, Rio Seto. Pada penelitian ini, dirancang sistem kendali peralatan on/off berbasis web dengan menggunakan perangkat keras embedded web server menggunakan protokol TCP/IP melalui handphone yang berbasis Android, laptop, maupun alat elektronik lainnya yang dilengkapi aplikasi wireless. Perangkat keras embedded web server terdiri dari 3 modul yaitu, modul mikrokontroler ATMega32, modul WIZ812MJ yang menggunakan chip W5100, dan modul relay 8 kanal. Pada penelitian ini hanya di batasi pada sebuah jaringan lokal tertutup yang tidak terhubung ke jaringan publik. Jaringan yang dibangun terbatas pada sebuah LAN. Dari penelitian tersebut menghasilkan beberapa kesimpulan : 1. Perangkat keras embedded web server terdiri dari 3 modul yaitu, modul mikrokontroler ATMega32, modul WIZ812MJ yang menggunakan chip W5100, dan modul relay 8 kanal. 2. Sistem kendali peralatan on/off berbasis web dengan menggunakan perangkat keras embedded web server menggunakan protokol TCP/IP.
10
3. Sistem Kontrol melalui media wireless Jaringan yang hanya di batasi pada sebuah jaringan lokal tertutup yang tidak terhubung ke jaringan publik. Jaringan yang dibangun terbatas pada sebuah LAN. 2.2. Sistem Kendali Perangkat Listrik Berbasis Komputer dan Telepon Seluler Penelitian lain yang mengambil tema Sistem Kontrol adalah penelitian yang dilakukan oleh Yuda Bahtiar. Pada jurnal tersebut memaparkan bahwa sistem kendali perangkat listrik berbasis komputer dan telepon seluler ini menggunakan rangkaian relay sebagai saklar otomatis yang dihubungkan ke PC dan HP agar dapat mengendalikan saklar secara otomatis. Dan menggunakan port paralel sebagai penghubung antara alat dan komputer. Dalam hal pembuatan program aplikasi tersebut akan dibuat dengan menggunakan Bahasa Pemrograman Borland Delphi dan sebuah perangkat mobile berupa handphone yang berfungsi sebagai penerima dan pemberi informasi pada program server yang berisi instruksi mati atau hidupkan perangkat listrik. Adapun untuk implementasinya nanti dapat diterapkan pada perangkat listrik yang ada di suatu rumah, gedung-gedung bertingkat, atau pabrik dan pergudangan. Pada penelitian tersebut medapatkan kesimpulan : 1. HP client penerima informasi dan memberi perintah kepada program pada PC.
11
2. HP server sebagai handphone penerima instruksi berupa SMS untuk mematikan atau menghidupkan perangkat. Dan sebagai pengirim informasi dari program kepada HP (client). 3. Komputer sebagai media untuk mensimulasikan dan mengendalikan perangkat listrik melalui sebuah program. 2.3. Perancangan Sistem Kendali Terdistribusi Berbasis Mikrokontroler dan Embedded Web. Penelitian lain yang dijadikan sebagai literatur dalam penelitian penuli, salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh Iman Firmansyah. Pada penelitian tersebut dibahas mengenai perancangan sistem kendali terdistribusi yang dapat dikendalikan melalui jaringan internet. Sistem ini terdiri dari sebuah unit utama dan beberapa unit distribusi yang terhubung dengan saluran komunikasi serial RS-485. Pada
perancangan
ini,
mikrokontroler
RCM3000
yang
sudah
terintegrasi dengan 10Base-T Ethernet berfungsi sebagai unit utama sedangkan mikrokontroler AT89S51 befungsi sebagai unit distribusi atau bisa juga disebut sebagai slave. Sistem ini memungkinkan proses pengendalian melalui jaringan internet dikarenakan kemampuan unit utama yang bisa berfungsi sebagai embedded web server. Tiap unit distribusi terdiri dari input DIP switch yang berfungsi sebagai input alamat. Di samping itu, unit distribusi terdiri dari sebuah SSR (solid state relay) sehingga mampu melakukan kendali dua keadaan atau on/off.
12
Untuk melakukan proses pengendalian melalui jaringan internet, request yang diterima unit utama melalui web browser akan mengakibatkan pemanggilan program aplikasi CGI (Common Gateway Interface). Unit utama yang dalam hal ini berfungsi juga sebagai server, akan mengirimkan perintah ke semua unit distribusi melalui saluran komunikasi serial RS-485. Tiap perintah merupakan bilangan desimal 8-bit yang terdiri dari alamat unit distribusi atau slave ditambah tipe pengendalian (on atau off). Unit distribusi atau slave yang mempunyai alamat yang sesuai dengan perintah akan merespon dengan mengaktifkan atau menonaktifkan relay. Sistem ini mempunyai kemampuan untuk mengendalikan beberapa alat melalui
jaringan
internet,
sehingga
memungkinkan
dalam
proses
pengendalian secara jarak jauh. Pada penelitian tersebut menghasilkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Unit utama unit yang tidak hanya berfungsi untuk mengatur kerja semua unit distribusi tetapi juga berfungsi sebagai embedded web server yang akan menerima perintah atau request dari pengguna melalui halaman web dan mengeksekusi dengan meneruskan perintah ke semua unit distribusi. 2. Unit utama terdiri dari sebuah mikrokontroler RCM3000 yang bekerja pada clock 30 MHz dan terintegrasi dengan 10Base-T Ethernet [3]. Mikrokontroler ini mempunyai 512K Flash untuk menyimpan kode program dan 512K SRAM untuk melakukan komunikasi data dan interaksi
13
dengan perangkat lainnya, komponen ini terdiri atas 52 digital I/O dan 6 port serial (IrDA,HDLC, asynch, SPI). 3. Unit distribusi atau bisa juga disebut sebagai slave, unit ini terdiri dari beberapa mikrokontroler yang terhubung dengan saluran komunikasi serial RS-485 satu sama lain. 2.4. Perbedaan penelitian yang dilakukan dengan penelitian terdahulu Dari penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Amiruddin, Imadudin Harjanto, Rio Seto dengan judul Sistem Kendali Peralatan On/Off via Web terlihat bahwa Sistem kendali yang dibuat menggunakan perangkat keras embedded web server yang terdiri dari 3 modul yaitu modul mikrokontroler ATMega32, modul WIZ812MJ yang menggunakan chip W5100, yang digunakan untuk mendukung komunikasi dengan protokol TCP/IP dan modul relay 8 kanal sebagai switch kontrol peralatan kelistrikan. Dan Sistem Kontrol melalui media wireless Jaringan yang hanya di batasi pada sebuah jaringan lokal tertutup yang tidak terhubung ke jaringan publik. Jaringan yang dibangun terbatas pada sebuah LAN. Pada penelitian berikutnya yang dilakukan oleh Yuda Bahtiar dengan tema Sistem Kendali Perangkat Listrik Berbasis Komputer dan Telepon Seluler. Pada jurnal tersebut memaparkan bahwa sistem kendali perangkat listrik berbasis komputer dan telepon seluler ini menggunakan rangkaian relay sebagai saklar otomatis yang dihubungkan ke PC dan HP agar dapat mengendalikan saklar secara otomatis.
14
Dan menggunakan port paralel sebagai penghubung antara alat dan komputer. Juga sebuah perangkat mobile berupa handphone yang berfungsi sebagai penerima dan pemberi informasi pada program server yang berisi instruksi matikan atau hidupkan perangkat listrik. Sedangkan penelitian yang ketiga yang dijadikan tinjauan pustaka pada penelitian ini secara umum dapat disimpulkan bahwa sebuah mikrokontroler yang terintegrasi dengan ethernet difungsikan tidak hanya sebagai alternatif pengganti server tetapi juga sebagai unit utama yang akan mengendalikan beberapa mikrokontroler yang saling terhubung secara terdistribusi. Dari beberapa penelitian tersebut memberi inspirasi penulis untuk membuat Sistem Kontrol Listrik Berbasis Web Menggunakan Server Online Mini PC Raspberry Pi. Dimana pada Mini PC Raspberry Pi tersebut dibuat web server dan sebuah program dibuat untuk memberikan input untuk relay melalui fitur GPIO pada Raspberry. Relay sebagai switch yang dapat melakukan kontrol listrik melalui Laptop, PC, Handphone atau perangkat elektronik lain yang berbasis Android dengan perantara Jaringan LAN atau Internet untuk mengakses web server yang dibuat pada Raspberry Pi untuk mengontrol relay yang tersambung dengan perangkat kelistrikan darimana dan kapan saja secara mudah dan praktis.
15
BAB III LANDASAN TEORI
3.1. Konsep Dasar Sistem Suatu sistem dapat terdiri dari beberapa subsistem atau bagian dari sistem-sistem. Komponen atau subsistem dalam suatu sistem tidak dapat berdiri sendiri, melainkan saling berinteraksi dan saling berhubungan membentuk satu kesatuan sehingga tujuan atau sasaran sistem tersebut dapat tercapai. Sistem adalah kumpulan komponen-komponen yang terdiri dari sub sub
sistem
yang
saling
berinteraksi
dan
bekerja
sama
untuk
menghasilkan output yang diinginkan. Menurut
Sutabri
(2012:20),
model
umum
sebuah
sistem
adalah input, proses, dan output. Hal ini merupakan konsep sebuah sistem yang sangat sederhana sebab sebuah sistem dapat mempunyai beberapa masukan dan keluaran.
3.2. Konsep Dasar Sistem Kontrol Menurut Erinofiardi (2012:261), “Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis)”. Kontrol otomatis mempunyai peran penting dalam dunia industri modern saat ini. Seiring perkembangan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, sistem kontrol otomatis telah
16
mendorong manusia untuk berusaha mengatasi segala permasalahan yang timbul di sekitarnya dengan cara yang lebih mudah, efisien dan efektif. Adanya kontrol otomatis secara tidak langsung dapat menggantikan peran manusia dalam meringankan segala aktifitasnya. Dalam sistem kontrol kita mengenal adanya sistem kontrol Loop Terbuka ( Open-loop Control System ) dan Sistem kontrol Loop Tertutup ( Closed-loop Control System ). a. Sistem Kontrol Loop Terbuka Sistem kontrol loop terbuka adalah ”suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke parameter pengendalian.” b. Sistem Kontrol Loop Tertutup Sistem kontrol loop tertutup adalah “Suatu sistem kontrol yang sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang dilakukan.”Yang menjadi ciri dari sistem pengendali tertutup adalah adanya sinyal umpan balik. Sinyal umpan balik merupakan sinyal keluaran atau suatu fungsi keluaran dan turunannya, yang diumpankan ke elemen kendali untuk memperkecil kesalahan dan membuat keluaran sistem mendekati hasil yang diinginkan.
17
3.3. Jaringan Komputer Secara umum yang disebut sebagai jaringan komputer adalah beberapa komputer yang dapat saling berhubungan dan melakukan komunikasi satu sama lain dengan menggunakan perangkat jaringan seperti ethernet card, bridge, modem dan lain-lain. Antar perangkat jaringan tersebut dihubungkan melalui media, bisa wireless (microwave) maupun dengan media kabel seperti UTP, STP maupun fiber optic. Keuntungan menggunakan jaringan komputer antara lain: a. Dapat melakukan pertukaran data atau file. b. Pemakaian printer secara bersama oleh semua unit komputer yang terhubung. c. Komunikasi antar karyawan dalam suatu lingkungan departemen menjadi lebih efektif dengan adanya program Email dan Chatting. d. Akses data antar komputer dapat dibatasi dari pengguna yang tidak diinginkan melalui pemasangan password di tiap komputer. e. Bila salah satu unit komputer terhubung dengan Internet melalui modem atau LAN, maka semua atau sebagian unit komputer pada jaringan dapat juga mengakses internet dengan metode sharing connection. Apabila dilihat dari sisi lingkupan dan jangkauannya, jaringan dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu :
18
a. LAN (Local Area Network). Hanya terdapat satu atau dua server serta beberapa client dan lingkupannya hanya terdapat dalam satu lokasi, ruang atau gedung. b. WAN (Wide Area Network). Merupakan gabungan dari LAN, yang ruang lingkupnya dapat saja satu lokasi, misalnya gedung bertingkat atau dapat tersebar di beberapa lokasi di seluruh dunia. Jaringan jenis ini membutuhkan minimal satu server untuk setiap LAN, dan membutuhkan minimal dua server yang mempunyai lokasi yang berbeda untuk membentuknya. c. Internet. Merupakan sekumpulan jaringan yang tersebar di seluruh dunia yang saling terhubung membentuk satu jaringan besar komputer. Dalam jaringan ini beberapa layanan yang sering digunakan adalah FTP, Email, Chat, Telnet, Conference, News Group dan Mailing List. Biasanya jaringan ini menggunakan protokol TCP/IP. d. Intranet. Jenis jaringan ini merupakan gabungan dari LAN / WAN dengan Internet. Apabila dilihat dari lingkupnya, maka jaringan ini adalah jenis LAN / WAN yang memberikan layanan seperti layanan Internet kepada terminal clientnya. Perbedaan menyolok Intranet dan Internet adalah Intranet hanya melayani satu organisasi tertentu saja.
19
3.4. WLAN WLAN merupakan singkatan dari Wireless LAN adalah sebuah sistem komunikasi data yang fleksibel yang dapat diaplikasikan sebagai ekstensi ataupun sebagai alternatif pengganti untuk jaringan LAN kabel. Wireless LAN menggunakan teknologi frekuensi radio, mengirim dan menerima data melalui media udara, dengan meminimalisasi kebutuhan akan sambungan
kabel.
Dengan
begitu
Wireless
LAN
telah
dapat
mengkombinasikan antara konektivitas data dengan mobilitas user. WLAN juga sebagai alternatif dimana untuk jaringan LAN kabel tidak mungkin dibangun pada suatu tempat, Wireless LAN memiliki beberapa kelebihan seperti produktivitas, kenyamanan, dan keuntungan dari segi biaya bila dibandingkan dengan jaringan kabel konvensional[5]. Umumnya WLAN menggunakan standar IEEE 802.11n, IEEE 802.11g, dan IEEE 802.11b dalam pengoprasiannya yaitu menggunakan rentang frekuensi 2,4-2,4835 GHz. Pada sistem ini WLAN akan digunakan untuk menghubungkan antara Raspberry Pi dan perangkat yang digunakan user misalnya laptop atau smartphone. Router akan memberikan ip address pada Raspberry Pi dan juga perangkat dari user yang terhubung dengan jaringan WLAN yang telah ditentukan agar user dapat mengakses halaman web GUI pada Raspberry Pi.
20
3.5. Raspberry Pi Menurut Ash Stone (2012), Raspberry Pi adalah sebuah mini komputer yang ukurannya sama dengan credit card yang dapat digunakan untuk banyak hal seperti yang komputer bisa lakukan, seperti spreadsheets, word processing, permainan, dan juga pemrograman. Raspberry Pi juga bisa digunakan untuk pengontrolan lebih dari satu device, baik jarak dekat ataupun jarak jauh. Berbeda dengan mikrokontroler, Raspberry Pi dapat mengontrol lebih dari 1 unit device yang ingin dikontrol. Untuk pengontrolan unit device yang akan dikontrol, Raspberry Pi menggunakan bahasa Python sebagai bahasa pemrogramannya. Raspberry Pi memiliki beberapa berbagai fitur, yaitu Micro SD yang berfungsi sebagai harddisk, port usb, port Ethernet, audio video output, HDMI Video, CPU 400-700 MHz, dan yang paling penting adalah Raspberry Pi memiliki pin GPIO yang berfungsi untuk interface dengan berbagai perangkat elektronik. Bahasa yang digunakan dalam pengontrolan adalah bahasa Python. Menurut Dr. Andrew N Harrington (2009), bahasa python adalah bahasa pemrograman yang memiliki banyak fungsi, interaktif, berorientasi objek dan merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi. Bahasa python adalah bahasa pemrograman formal dengan aturan-aturan dan format spesifiknya sendiri.
21
Richardson dan Wallace menjelaskan beberapa cara yang dapat dilakukan oleh Raspberry Pi diantaranya sebagai berikut (2013:8) :
a. General Purpose Computing
Perlu diingat bahwa Raspberry Pi adalah sebuah komputer dan memang pada faktanya dapat digunakan sebagai sebuah komputer. Setelah perangkat ini siap untuk digunakan kita bisa memilih untuk boot langsung ke dalam GUI (Graphical User Interface) dan didalamnya terdapat sebuah web browser yang merupakan aplikasi yang banyak digunakan komputer sekarang ini.
Perangkat ini juga dapat di install banyak aplikasi gratis seperti LibreOffice yang digunakan untuk pekerjaan-pekerjaan kantor.
b. Learning to Program
Raspberry Pi pada dasarnya ditujukan sebagai alat edukasi untuk mendorong anak-anak bereksperimen dengan komputer. Perangkat ini sudah terpasang dengan interpreters dan compilers untuk berbagai bahasa pemrograman.
Untuk pemula telah disediakan Scratch, sebuah bahasa pemrograman yang berasaskan grafik dari MIT. Kita bisa menulis program untuk Raspberry Pi dalam berbagai bahasa seperti C, Ruby, Java, Python, dan Perl.
22
c. Project platform
Raspberry Pi membedakan dirinya dari komputer pada umumnya bukan dari segi harga dan ukurannya saja, tapi juga karena kemampuannya berintegrasi dengan proyek-proyek elektronik. Sumber (2013:14) Rick Golden Raspberry Pi Network Cookbook.
3.5.1. Hardware Raspberry Pi
Raspberry Pi 2 model B yang mempunyai bagian antara lain:
a. CPU dan GPU
Prosessor yang digunakan pada Raspberry Pi 2 Model B adalah Quad -core ARM Cortex –A7 dengan kecepatan Clock sebesar 900 Mhz dan GPU atau Graphic Processing Unit yang dipakai adalah Video Core IV 3D.
b. Memory (RAM)
Raspberry Pi 2 model B ini menggunakan RAM sebesar 1 GB. RAM ini diletakkan menyatu dengan Prosessor Broadcom BCM 2836.
c. Power
Untuk Catu Daya, Raspberry Pi menggunakan konektor Micro USB yang biasa digunakan pada Charger Smartphone Android, catu daya
23
ini bekerja pada tegangan 5V dengan arus minimal 1A agar Raspberry Pi bisa bekerja secara maksimal.
d. MicroSD Card
Bagian ini berfungsi untuk tempat memasukkan SD-Card yang sudah diisi dengan salah satu OS Raspberry Pi.
OS tersebut adalah Raspbian wheezy, Pidora, Arch Linux, Raspbmc, OpenELEC, dll. Dan yang Terbaru Raspberry pi 2 Model B ini Mendukung OS Microsoft Windows 10.
e. Port HDMI
Port ini berfungsi untuk menampilkan OS Raspberry pada TV yang mempunyai port HDMI.
f. Konektor Audio Video
Berfungsi sebagai konektor untuk Speaker atau Headset dan Composite Video.
g. LED indikator
Terdapat 2 Led yang masing-masing berfungsi sebagai Indikator catu daya dan proses kerja CPU.
24
h. Port USB
Mempunyai 4 slot USB, Selayaknya penggunaan pada komputer, port ini berfungsi untuk menyambungkan berbagai macam perangkat USB seperti Flash Disk, USB Dongle, USB Webcam, Card Reader, dll.
i. Port LAN (RJ-45)
Untuk menghubungkan Raspberry Pi ke Jaringan melalui konektor RJ 45 dan kabel UTP.
j. GPIO (General Purpose Input Output)
Mempunyai 40 pin GPIO. Bagian ini merupakan salah satu keunggulan Raspberry Pi dengan Komputer mini sebelumnya, karena pengguna bisa memprogram pin-pin GPIO ini sesuai dengan kebutuhan mereka.
3.5.2. Software Raspberry Pi
Raspberry Pi merupakan mini komputer dan tentunya memerlukan sistem operasi agar bisa bekerja, Raspian Wheezy merupakan salah satu sistem operasi yang dapat digunakan pada Raspberry Pi, masih banyak lagi sistem operasi yang dapat digunakan pada Raspberry Pi namun pada umumnya Raspian Wheezy inilah yang paling banyak digunakan oleh para pengguna Raspberry Pi.
25
Raspian Wheezy adalah sistem operasi gratis yang berbasis Debian yang telah dioptimalkan untuk Raspberry Pi, Di sistem operasi ini sudah ada program dasar dan kelengkapan yang membuat Raspberry Pi berjalan dengan baik, namun selain itu Raspian Wheezy juga terdapat lebih dari 35000 paket software tambahan dengan format yang mudah dalam penginstallannya pada Raspberry Pi.
Agar GPIO(General Input Output) pada Raspberry Pi bekerja dengan baik maka terlebih dahulu menginstal library dari BCM2835 pada Raspberry Pi. Pin GPIO (general purpose input output) Raspberry Pi adalah pin generic pada chip yang dapat dikontrol (diprogram) melalui perangkat lunak baik di konfigurasi sebagai pin input maupun pin output. Raspberry Pi GPIO memiliki 40 pin dengan ukuran 2,54 mm. konektor GPIO memiliki fitur-fitur diantaranya :
a. Pin antarmuka I2C yang memungkinkan untuk menghubungkan modul hardware dengan hanya dua pin control. b. SPI antarmuka, memiliki konsep mirip dengan I2C tetapi dengan standar yang berbeda. c. Serial Rx dan Tx, pin untuk berkomunikasi dengan perangkat serial. d. Pin PWM (Pulse Width Modulation) untuk control daya. e. Pin PPM (Pulse Position Modulation) untuk mengendalikan motor servo
26
Tegangan yang disediakan GND, 3.3V dan 5V, semua pin GPIO dapat digunaka baik sebagai digital input atau output. Pin yang berlabel SCL dan SDA dapat digunakan untuk I2C. Pin yang berlabel MOSI, MISO dan SCKL dapat digunakan untuk menghubungkan ke perangkat SPI kecepatan tinggi. Semua pin memiliki tingkat logika 3.3V sehingga tingkat output 0-3.3V dan input tidak boleh lebih tinggi dari 3.3V.
Web server adalah sebuah aplikasi server yang melayani permintaan HTTP atau HTTPS dari browser dan mengirimkannya kembali dalam bentuk halaman-halaman web. Halaman-halaman web yang dikirim oleh web server biasanya berupa file-file HTML dan CSS yang nantinya akan diparsing atau ditata oleh browser sehingga menjadi halaman-halaman web yang bagus dan mudah dibaca. Cara kerja dari web server sebenarnya sangat mudah dipahami. Proses yang akan terjadi pada browser adalah browser akan membentuk koneksi dengan web server, meminta halaman website dan menerimanya. Web server kemudian mengecek permintaan tersebut apakah tersedia atau tidak. Apabila tersedia, maka web server akan mengirimkan data kepada browser. HTML (Hypertext Markup Language) merupakan bahasa yang digunakan untuk membuat website. Menggunakan tag untuk mendeklarasikan sesuatu dan tag tersebut tidak ditampilkan tetapi tag tersebut memberi tahu browser bagaimana cara menampilkan dokumen website.
27
Serta dapat saling berhubungan dengan dokumen HTML lain yang dikenal dengan istilah link. Suatu halaman website sebenarnya hanya sebuah halaman teks, jika anda menggunakan browser internet explorer dan anda mengklik view – source, maka anda dapat melihat teks dari web tersebut. Tetapi teks tersebut diterjemahkan oleh browser menjadi halaman website yang enak dilihat. Teks merupakan bahasa universal bagi komputer, yang berarti setiap dokumen teks (termasuk website) yang anda buat melalui Windows dapat dibaca di sistem perasi lain seperti Mac OS, Linux, Unix dan lainnya. PHP adalah bahasa pemrograman script yang paling banyak dipakai saat ini. PHP banyak dipakai untuk memrogram situs web dinamis, walaupun tidak tertutup kemungkinan digunakan untuk pemakaian lain. PHP salah satunya digunakan untuk database dan pengontrolan alat elektronika.
3.6. Modul Relay
Relay adalah suatu alat elektromagnetik yang dioperasikan oleh perubahan kondisi suatu rangkaian listrik. Berguna untuk mengaktifkan peralatan lainnya dengan cara membuka atau menutup kontak dengan memberikan rangkaian relay tersebut logika 1 atau 0.
28
Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic. Pada penelitian saya saat ini, saya menggunakan Relay yang sudah jadi, yaitu Modul Relay 4 IndoWare. Yang mempunyai fungsi dan bagian diantaranya adalah : 1. Aplikasi Sebagai electronic-switch yang dapat digunakan untuk mengendalikan ON/OFF peralatan listrik berdaya besar. 2. Spesifikasi a. Menggunakan Relay SONGLE SRD-05VDC-SL-C. b. Menggunakan tegangan rendah, 3.3V, sehingga dapat langsung dihubungkan pada sistem mikrokontroler. c. Tipe relay adalah SPDT (Single Pole Double Throw): 1 COMMON, 1 NC (Normally Close), dan 1 NO (Normally Open). d. Memiliki daya tahan sampai dengan 10A. e. Pin pengendali dapat dihubungkan dengan port mikrokontroler mana saja, sehingga membuat pemrogram dapat leluasa menentukan pin mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali. f. Dilengkapi rangkaian penggerak (driver) relay dengan level tegangan TTL sehingga dapat langsung dikendalikan oleh mikrokontroler.
29
g. Driver bertipe “active low” atau kumparan relay akan aktif saat pin pengendali diberi logika “0”. h. Driver dilengkapi rangkaian peredam GGL induksi sehingga tidak akan membuat reset sistem mikrokontroler. 3. Product Description a. The module uses the Songle relay for control, AC voltage max at 250V, AC current max at 10A, DC voltage 30V DC current maximum 10A. b. Basically Connecting on high TTL and open or low TTL. c. 9013 or equivalent transistor to drive (for 4 channels), 8550 or equivalent transistor (for 8 channels and 2 channels) to drive. d. Operating voltage 5V. e. With fixed bolt hole for easy installation. f. Small board PCB size : 5 cm * 5 cm. g. Power indicator (green), four relay status indicator (red) 4. Connection a. VCC connect to 5V. b. GND connect to GND. c. 1N1-1N3 relay control interface connected MCU’s IO port. http://indo-ware.com/produk-2789-modul-relay-4-indoware.html
30
3.7. Server Server adalah sebuah sistem komputer yang menyediakan jenis layanan tertentu dalam sebuah jaringan komputer. Server didukung dengan prosesor yang bersifat scalable dan RAM yang besar, juga dilengkapi dengan sistem operasi khusus, yang disebut sebagai sistem operasi jaringan atau network operating system. Server juga menjalankan perangkat lunak administratif yang mengontrol akses terhadap jaringan dan sumber daya yang terdapat di dalamnya, seperti halnya berkas atau alat pencetak (printer), dan memberikan akses kepada workstation anggota jaringan.
31
BAB IV ANALISA DAN PERANCANGAN
4.1. Gambaran Sistem Pada tugas akhir ini penulis akan membangun sebuah Sistem Kontrol Listrik Berbasis Web Menggunakan Server Online Mini PC Raspberry Pi. Adapun rancangan sistem kontrol yang akan dibangun tergambar seperti gambar di bawah ini :
Gambar 4.1. Gambar Skema Sistem Kontrol
Dari gambar di atas terlihat bahwa PC ataupun smartphone adalah device yang digunakan untuk mengontrol alat elektronika melalui Wi-Fi. Web server berfungsi sebagai website yang menyediakan halaman untuk mengontrol alat elektronika yang bisa diakses dari Wi-Fi. Catu daya adalah suatu alat yang memberikan sumber tegangan kepada Raspberry Pi. Dalam hal ini Raspberry Pi berfungsi sebagai pengendali.
32
Mini PC ini merupakan otak utama proses kerja rangkaian yang mengolah serta memberikan intruksi kepada alat elektronika untuk bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Relay merupakan saklar elektronik yang dapat dikendalikan dengan memberikan logika 0 atau 1 yang dalam perancangan kali ini, inputnya dari pin-pin GPIO Raspberry Pi. Sistem kontrol ini menggunakan logika 0 dan logika 1 output dari pin GPIO Raspberry Pi yang dikendalikannya melalui web server. Pengontrolan alat elektronika dilakukan oleh user dari PC ataupun smartphone yang telah terhubung dengan Wi-Fi. Dari user dihubungkan dengan web server, yang kemudian pada halaman web tersebut dapat dipilih tombol “ON” atau “OFF”. Setelah tombol pada web server tersebut ditekan, web server akan mengirimkan data kepada Raspberry Pi yang telah terhubung dengan Wi-Fi. Data tersebut diolah dan kemudian output dari data yang keluar dari pin tersebut adalah 0, maka relay akan terbuka sehingga arus tidak akan mengalir sampai ke alat elektronika sehingga alat elektronika mati. Akan tetapi, jika data yang keluar dari pin tersebut adalah logika 1, maka relay akan menutup sehingga arus akan mengalir sampai ke alat elektronika dan alat tersebut menyala.
33
4.2. Flowchart Sistem
Gambar 4.2. Flowchart Akses Sistem Kontrol Dari flowchart diatas terlihat bahwa sebuah client pertama yang harus dilakukan adalah mengkonfigurasi ip address Handpone,PC atau perangkat sejenis sesuai dengan jaringan lokal. Setelah ip address client terkonfigurasi sambungkan perangkat client dengan jaringan lokal melalui wireless. Jika tidak bisa tersambung dengan jaringan lokal, kemungkinan terjadi kesalahan
pada
pengkonfigurasian
ip
address,ulangi
langkah
pengkonfigurasiannya. setelah tersambung ke jaringan lokal, buka web browser, kemudian buka halaman web sistem kontrol listrik. Pada halaman web sistem kontrol listrik hanya dibatasi pada status relay melalui button, fungsi relay on dan off saja.
34
4.3. Flowchart Program
35
Gambar 4.3. Flowchart Program Sistem Kontrol Dari flowchart diatas terlihat bahwa dalam tahap awal pembuata program sistem kontrol adalah penginisialisasian pin GPIO yang digunakan. Setelah itu Pembacaan masing-masing status relay tergantung dari pin GPIO yang digunakan. Untuk mengetahui status relay melalui halaman web diwakili oleh status button setiap masing-masing relay. Client bisa melakukan input action melalui button pada halaman web. terdapat 4 button yang mewakili 4 relay. input action on jika ingin menghidupkan dan input action off jika ingin mematikan relay. Dan jika tidak ingin melakukan action, atau hanya sekedar mengecek status, client bisa langsung keluar dengan menutup halaman web.
4.4. Kebutuhan Implementasi Sistem 4.4.1. Kebutuhan Perangkat Keras Dalam
memenuhi
kebutuhan
perancangan
dan
pengimplementasian proyek akhir ini dibutuhkan perangkat keras yang akan digunakan. Adapun perangkat keras yang akan digunakan adalah sebagai berikut :
36
Tabel 4.1. Kebutuhan Hardware No 1
Nama Hardware
Fungsi
Mini PC Raspberry Pi 2
Server Kontrol Sistem
Model B 2
Modul 4 Relay
Saklar Elektronik
Indoware 3
Kabel Jumper Female
Koneksi Output Pin GPIO
to Female
Raspberry Pi ke Modul Relay
4
Kabel Jaringan
Koneksi Raspberry Pi ke TP-Link
5
Modem ADSL TP-Link
Koneksi antara Server ke semua Client
6
HP Android
Client Kontrol Sistem
4.4.2. Kebutuhan Perangkat Lunak Dalam
memenuhi
kebutuhan
perancangan
dan
pengimplementasian proyek akhir ini dibutuhkan perangkat lunak yang akan digunakan. Adapun perangkat lunak yang akan digunakan adalah sebagai berikut :
37
Tabel 4.2. Kebutuhan Software No
Nama Software
Fungsi
1
Raspbian Wheezy
OS Raspberry Pi 2 Model B
2
Win 32 Disk Imager
Copi Os Raspbian Wheezy to MicroSD Card
3
WiringPi
Aktifasi Pin GPIO
4
Apache
Web server
5
Mozilla Firefox
Web Browser
6
Notepad ++
Membuat Code Program
4.5. Blok Diagram Rangkaian Sistem Dari Blok Diagram Sistem dibawah ini dijelaskan bahwa Mini PC Raspberry Pi sebagai Main sistem karena sebagai kontrol utama sistem dan sebagai server. Dimana apache web server di install sebagai sarana untuk mendukung sistem yang dikontrol melalui website. Sedangkan GPIO berfungsi untuk kontrol kerja sistem. Pada Rangkaian sistem dibawah menunjukkan sistem mengontrol 4 beban yang ditunjukkan oleh 4 relay. Menggunakan program wiringpi dan php, Output program melalui GPIO 19,26,20 dan 21 sebagai trigger untuk Relay, sedangkan arus 3.3V dari GPIO digunakan sebagai arus trigger yang di ground kan yang berasal juga dari GPIO Raspberry Pi tersebut.
38
Beban sistem berupa 4 buah lampu 5 watt 220V AC,melalui 4 relay yang mengontrol masing-masing beban. Output program berupa nilai “1” dan ”0” , dimana “1” bernilai “HIGH” dan “0” berupa “LOW.”. Jika output program berupa nilai “0” atau “LOW”, maka arus 3.3V terhubung dan mentrigger kumparan relay,sehingga tejadi kemagnetan dan menarik kontak poin relay,sehingga arus 220V terhubung, sehingga lampu menyala. Dan jika output program berupa nilai “1” atau “HIGH”, maka arus 3.3V dari GPIO akan terputus, sehingga tidak ada arus dikumparan relay, maka kemagnetan relay hilang dan kontak poin relay terputus, arus 220V tidak terhubung dan lampu mati. Sistem kontrol dirancang dikontrol melalui halaman website. Pada halaman website berupa 8 buah button,2 button untuk masing-masing relay. Terdapat button ON dan button OFF, dimana jika relay dalam kondisi ON, maka button ON “disable”. Begitupun juga sebaliknya, jika relay dalam kondisi OFF, maka button OFF dalam kondisi “disable”.
39
40
Gambar 4.4. Blok Diagaram Rangkaian Sistem Kontrol BAB V IMPLEMENTASI
Tahap implementasi dari sistem ini adalah persiapan perangkat Raspberry Pi 2 model B. Meliputi langkah penginstallan OS Raspbian Wheezy pada MicroSD card, langkah setting network IP address static, langkah penginstallan WiringPi, membuat code program sistem kontrol, langkah penginstallan Apache sebagai Web Server, Chromium web browser untuk tampilan sistem melalui website. 5.1. Install Software on Raspberry Pi a. Instal Os Raspbian Wheezy On MicroSD Card Langkah pertama adalah install OS Raspbian Wheezy
dengan
aplikasi Win32DiskImager pada MicroSD Card Sandisk Class 10 sebesar 8 GB. OS Raspbian wheezy bisa didownload dari situs resmi http://www.raspberrypi.org/downloads. File berupa .zip extrak sehingga menjadi bentuk file .iso. Setelah itu download Win32DiskImager dari situs http://sourceforge.net/projects/win32diskimager/. Setelah selesai download keduanya, kemudian masukkan MicroSD Card Sandisk 8 GB Class10 ke dalam card reader dan buka aplikasi Win32 Disk Imager pada laptop.
41
Gambar 5.1. Gambar Cara Install OS Raspbian Wheezy on MicroSd Card
Pada gambar diatas terlihat angka “1” adalah langkah memilih folder tempat menyimpan OS Raspbian Wheezy. Kemudian langkah “2” memastikan drive MicroSD Card. Langkah “3” klik “write”, tunggu sampai muncul notification “Write Successfull”. Installasi OS Raspbian Wheezy sudah selesai. Untuk selanjutnya masukkan MicroSD Card yang telah terinstall OS Raspbian Wheezy ke slot pada Raspberry Pi 2 Model B. Kemudian sambungkan Power Adaptor dan Dekstop.
42
Gambar 5.2. Gambar Tampilan Dekstop OS Raspbian Wheezy Raspberry Pi 2 Model B Pada gambar di atas adalah tampilan dekstop dari OS Raspbian Wheezy Raspberry Pi 2 Model B. Dimana operating sistem berbasis linux debian dan bersifat open source. b. Setting Network IP Static Pada langkah selanjutnya adalah mengatur IP address static untuk Raspberry Pi, dimana langkahnya adalah dengan membuka LX terminal atau seperti command prompt di windows dan ketikkan perintah “sudo nano /etc/network/interfaces”. Kemudian setting seperti gambar dibawah ini.
43
Gambar 5.3. Gambar Setting IP address static Raspberry Pi melalui LX terminal
Setelah selesai mengatur sesuai dengan gambar, lakukan save dengan menekan Ctrl + O, kemudian tekan Enter dan lakukan langkah keluar dengan menekan Ctrl + X. Setelah itu Restart Raspberry Pi dengan mengetikkan perintah “sudo reboot now” pada LX terminal. c. Install WiringPi Langkah instal library dari BCM2835 pada Raspberry Pi sangat diperlukan karena agar GPIO(General Input Output) pada Raspberry Pi bekerja dengan baik. Dengan mengetikkan perintah “sudo apt-get install git-core” pada LX terminal.
44
Gambar 5.4. Gambar Install Library WiringPi GPIO Raspberry Pi
d. Membuat Code Program Sistem Kontrol Sebelum membuat code program untuk sistem kontrol, terlebih dahulu harus menyusun rangkaian hardware nya. Agar bisa diketahui program yang kita buat berjalan atau tidak. Selain Raspberry itu sendiri, hardware pendukung lainnya adalah kabel jumper female to female dan Modul YWRobot 4 relay. Skema rangkaianya terlihat seperti gambar dibawah ini.
45
Gambar 5.5. Gambar Skema Rangkaian antara Pin GPIO Raspberry Pi 2 dengan Modul YWRobot 4 relay Pada gambar diatas terlhat
bahwa ada 6 sambungan, 2 untuk
masing-masing DC power dan Ground. Sedangkan 4 sambungan untuk 4 relay. Pada Pin GPIO Raspberry Pi 2 yang digunakan adalah Pin 19, 26, 20 dan 21. Untuk Relay I disambungkan dengan Pin GPIO 19 program yang dibuat adalah dengan mengetikkan perintah pada LX terminal untuk inisialisasi GPIO 19, seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
46
Gambar 5.6. Gambar Program Inisialisasi Pin GPIO Raspberry Pi
Seperti terlihat pada gambar diatas bahwa “gpio –g mode 19 out” adalah untuk menginisialisasi Pin GPIO 19 sebagai output program. Jika diketik perintah “gpio –g write 19 0” maka Relay I akan aktif dan lampu led indikator I akan menyala sebagai tanda output program dari Pin GPIO berjalan. Dan jika diketik perintah “gpio –g write 19 1” maka output program akan hilang, sehingga Relay I akan nonaktif dan lampu led indikator mati. Begitu juga seterusnya berlaku untuk Relay II , III dan IV. e. Install Apache Web Server Sistem kontrol yang akan dibuat dirancang dikontrol melalui halaman webiste, untuk itu itu diperlukan installasi web server. Dan yang digunakan adalah Apache Web Server. Untuk melakukan installasi dilakukan dengan cara mengetikkan perintah pada LX terminal seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
47
Gambar 5.7. Gambar Install Apache web server
Langkah selanjutnya adalah installasi php5 dan mysql.
Gambar 5.8. Gambar Install Php5 – Mysql
48
Dan untuk membuka sistem kontrol pada website diperlukan Installasi Chromium web browser.
Gambar 5.9. Gambar Install Chromium Web Browser
5.2. Code Utama Program a. Inisialisasi Pin GPIO yang terpakai
Gambar 5.10. Gambar Code program inisialisasi pin GPIO yang terpakai
49
Pada gambar diatas terlihat bahwa pada awal code program utama adalah penginisialisasian pin GPIO yang terpakai. Dimana pin GPIO 19 sebagai output Relay I, pin GPIO 26 sebagai output Relay II, pin GPIO 20 sebagai output Relay III dan pin GPIO 21 sebagai output Relay IV. b. Statemen kondisi
Gambar 5.11. Gambar Statemen kondisi
50
Pada gambar statemen kondisi diatas terlihat bahwa jika “ON1” dipanggil maka akan memanggil program “exec( “gpio g write 19 0”);” yang artinya Relay I akan aktif. Dan jika “OFF1” dipanggil maka akan memanggil program “exec( “gpio g write 19 1”);” yang artinya Relay I akan nonaktif. Berlaku untuk Relay II, Relay III dan Relay IV. Sedangkan jika tidak ada program yang dipanggil, maka program tidak akan melakukan apa-apa. c. Status Relay
Gambar 5.12. Gambar Status Relay
Pada gambar diatas menunjukkan status dari setiap relay dalam keadaan On atau Off.
51
d. Tampilan dan Kondisi Button
Gambar 5.13. Gambar Tampilan dan kondisi button
Pada gambar diatas menunjukkan program tampilan pada halaman website sistem kontrol listrik. Dimana ditunjukkan juga kondisi dari masing2 button.
52
e. Tampilan Halaman Website Sistem Kontrol Listrik
Gambar 5.14. Gambar Tampilan Halaman Website Sistem Kontrol Listrik
53
Gambar diatas adaalah tampilan halaman website sistem kontrol listrik, dengan alamat IP address Raspberry Pi 2/nama file programnya. 5.3. Cara Client Mengakses Server a. Client Laptop Jika Client berupa Laptop maka cara aksesnya dijelaskan pada gambar dibawah ini.
Gambar 5.15. Gambar Langkah 1 Cara akses server dari Client Laptop
Buka menu control panel pilih Network and Internet lalu Network and Sharing Center.
54
Pilih Local Area Connection Status lalu klik Properties. Pada kotak dialog Local Area Connection Properties pilih Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4) Properties.
Gambar 5.16. Gambar Langkah 2 Cara akses server dari Client Laptop
Pada kotak dialog tersebut isikan IP address, Subnet mask dan Default gateway seperti gambar diatas.
55
Gambar 5.17. Gambar Langkah 3 Cara akses server dari Client Laptop
Buka web browser laptop dan ketikkan alamat IP address Raspberry Pi/Nama file. Akan tampil halaman website seperti dibawah ini.
56
Gambar 5.18. Gambar Tampilan halaman website sistem kontrol listrik melalui web browser client laptop
b. Client HP android Jika Client berupa HP android maka cara aksesnya dijelaskan pada gambar dibawah ini.
57
Gambar 5.19. Gambar Langkah 1 Cara akses server dari Client HP Android
Buka menu System settings pada HP Android, kemudian On kan wifi. Pada kotak dialog wifi, klik dan tahan pada wireless name TP-Link Router. TP-Link Router yang dipakai dalam sistem dengan nama “Lilik Kunarso”, klik Modify Network.
58
Gambar 5.20. Gambar Langkah 2 Cara akses server dari Client HP Android
Akan muncul kotak dialog “Lilik Kunarso”, centang pada bagian Show Advanced Options. Ada 2 pilihan type IP Address, Static dan DHCP. Jika kita pilih DHCP, maka HP Android akan mengatur IP Adress sendiri sesuai dengan Default Gateway Router.
59
Gambar 5.21. Gambar Langkah 3 Cara akses server dari Client HP Android
Dan jika kita pilih Static, maka kita harus mengisikan IP Address dan Default Gateway secara manual. Buka web browser HP Android dan ketikkan alamat IP address Raspberry Pi/Nama file. Akan tampil halaman website seperti dibawah ini.
60
Gambar 5.22. Gambar Tampilan halaman website sistem kontrol listrik melalui web browser client HP Android
61
BAB VI PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Tahap berikutnya setelah sistem diimplementasikan adalah melakukan pengujian sistem. Pengujian sistem merupakan tahap yang sangat penting dalam proses pengembangan maupun pembangunan sebuah sistem. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas dari sistem yang telah dibangun, serta mengidentifikasi kelemahan-kelemahan dari sistem tersebut. Pada sistem ini ada 4 tahapan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah peralatan input dan output sudah berfungsi dengan baik atau belum.
6.1. Pengujian dari LX Terminal pada Server Raspberry Pi 2 Pertama pengujian dari LX Terminal pada server Raspberry Pi. Pengujian ini langsung dilakukan pada Raspberry Pi tanpa menggunakan web server dengan mengetikkan perintah pada LX Terminal seperti pada gambar di bawah ini.
62
Gambar 6.1. Gambar Pengujian dari LX Terminal pada Server Raspberry Pi 2
Dalam pengujian hardware dengan perintah di atas, pin GPIO yang dikontrol adalah pin ke 19, dan diberi logika 0. Apabila alat elektronika yang dihubungkan dengan pin GPIO ke 19 menyala, contohnya lampu pijar, maka pengujian alat berhasil. Setelah itu coba mengganti nomor pin GPIO yang dikontrol dengan bergantian, yaitu pin ke 26, 20, dan 21. Apabila setelah diberi logika 0 pada LX Terminal, alat elektronika dapat menyala, dan setelah diberi logika 1 alat elektronika dapat mati dengan bergantian sesuai dengan perintah yang diberikan, maka alat berfungsi dengan baik. Setelah diuji melalui LX terminal, alat dapat berjalan dengan baik apabila power supply yang digunakan untuk menyalakan Raspberry Pi bernilai minimal 0,7 Ampere. Akan tetapi, apabila power supply yang digunakan untuk menyalakan Raspberry Pi bernilai 0,5 Ampere, kinerja Raspberry Pi sebagai pengontrol pin-pin GPIO akan terganggu bahkan tidak dapat berfungsi lagi bila pin yang dinyalakan sekaligus berjumlah 4 buah atau lebih.
6.2. Pengujian dari Web Browser pada Server Raspberry Pi 2 Kemudian yang kedua adalah pengujian melalui web browser server raspberry Pi 2. Pengujian melalui web browser pada prinsipnya hampir sama dengan menggunakan LX terminal pada Raspberry Pi 2, akan tetapi dengan halaman web, pengujian yang dilakukan lebih user friendly, karena tinggal
63
menekan push button yang ada pada halaman web, maka pengguna tidak perlu mengetikkan baris program seperti pada LX Terminal. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan Raspberry yang telah terhubung dengan rangkaian relay ke perangkat Wi-Fi. Kemudian alat elektronika yang hendak dikontrol ke rangkaian relay. Setelah itu pada Dekstop Server Raspberry Pi 2, maka tinggal mengetikkan alamat 192.168.1.5/main.php pada web browser, dan menekan push button “ON” atau “OFF” pada halaman web yang tersedia. Tidak berbeda jauh dengan pengujian melalui LX Terminal, setelah diuji melalui web browser, alat elektronika dapat berjalan dengan baik apabila power supply yang digunakan untuk menyalakan Raspberry Pi bernilai minimal 0,7 Ampere. Akan tetapi, apabila power supply yang digunakan untuk menyalakan Raspberry Pi bernilai 0,5 Ampere, kinerja Raspberry Pi sebagai pengontrol pin-pin GPIO akan terganggu bahkan tidak dapat berfungsi lagi bila pin yang dinyalakan sekaligus berjumlah 4 buah atau lebih. Tabel 6.1. Daftar alat elektronika yang di uji
No
Nama Alat Elektronika
Spesifikasi
1
Lampu pijar
5 Watt
2
Kipas Angin
85 Watt
3
TV
450 Watt
4
Show Case
2000 Watt
64
Setelah dilakukan pengujian kinerja alat dengan menyalakan relay yang dihubungkan ke berbagai alat elektronika dengan beraneka ragam daya dari daya 5 watt sampai dengan 2000 watt, baik dengan satu persatu relay yang dinyalakan ataupun sampai ke empat relay yang dinyalakan sekaligus, alat masih dapat bekerja dengan baik. Hal ini membuktikan bahwa kinerja alat sangat baik bahkan saat dinyalakan semua sekaligus. Daya merupakan rata-rata kerja yang dilakukan oleh sebuah alat. Sesuai dengan spesifikasinya, rangkaian relay yang dibuat memiliki arus sebesar 10 ampere. Apabila dihubungkan dengan rumus daya berikut :
P=VxI
Dengan ketentuan : P = Daya (Watt) V = Tegangan (Volt) I = Arus (Ampere) Tegangan yang digunakan dari stop kontak yang berasal dari PLN berada di kisaran 220 V. Maka dari itu, daya maksimal yang dapat dilakukan oleh setiap relay yang memiliki arus sebesar 10 ampere kurang lebih adalah 2200 Watt, sehingga pada saat dilakukan pengujian dengan menghubungkan relay tersebut dengan alat showcase yang memiliki daya kerja sebesar 2000 watt, maka alat tersebut masih dapat berfungsi dengan baik.
65
6.3. Pengujian dari Web Browser pada Client Laptop Pengujian dilakukan menggunakan Laptop. Yang diuji adalah seberapa jauh jarak client laptop dapat mengontrol sistem. Tabel 6.2. Hasil Pengujian Client Laptop No
Jarak
Kemampuan Kontrol
Keterangan
1
1 Meter
Baik
Koneksi Baik
2
5 Meter
Baik
Koneksi Baik
3
10 Meter
Baik
Koneksi Baik
4
20 Meter
Baik
Koneksi Baik
5
30 Meter
Baik
Koneksi Baik
6
40 Meter
Tidak Baik
Koneksi Melambat
7
50 Meter
Tidak Baik
Koneksi Hilang
Dapat terlihat dari pengujian jarak kontrol dengan menggunakan laptop diatas, bahwa alat elektronika dapat bekerja pada jarak yang cukup jauh, yaitu pada kisaran 30 meter dan berada pada 1 area gedung yang berdekatan. Akan tetapi, tidak hanya jarak yang menentukan kinerja alat tersebut berjalan dengan baik atau tidak. Mengingat Wi-Fi yang memiliki sifat LOS (Line Of Sigh), atau dengan kata lain bahwa sifat gelombang yang digunakan Wi-Fi adalah gelombang mikrotik yang memiliki sifat merambat lurus, sehingga sinyal yang dipancarkan oleh Wi-FI akan diterima maksimal jika tidak ada halangan yang menghambatnya. Karena apabila komunikasi antara alat elektronika dan Client Laptop terhalang oleh ruangan lain atau sebuah gedung, maka koneksi akan terhambat sehingga terjadi pelambatan dalam penerimaan data.
66
6.4. Pengujian dari Web Browser pada Client HP Android Pengujian dilakukan menggunakan HP Android. Yang diuji adalah seberapa jauh jarak client HP Android dapat mengontrol sistem. Tabel 6.3. Hasil Pengujian Client HP Android No
Jarak
Kemampuan Kontrol
Keterangan
1
1 Meter
Baik
Koneksi Baik
2
5 Meter
Baik
Koneksi Baik
3
10 Meter
Baik
Koneksi Baik
4
20 Meter
Baik
Koneksi Baik
5
30 Meter
Tidak Baik
Koneksi Melambat
6
40 Meter
Tidak Baik
Koneksi Semakin Melambat
7
50 Meter
Tidak Baik
Koneksi Hilang
Dari hasil pengujian, dapat terlihat bahwa terjadi perbedaan antara pengujian menggunakan Laptop dengan pengujian menggunakan HP Android. Pengujian menggunakan Laptop memiliki jarak kontrol yang lebih jauh dibandingkan dengan menggunakan HP Android. Hal ini terjadi karena Laptop memiliki Wi-Fi adapter dengan spesifikasi yang lebih baik bila dibandingkan dengan Wi-Fi adapter yang ada pada HP Android. Kemudian, Wi-Fi adapter yang ada pada HP Android pun juga memiliki daya yang lebih kecil bila dibandingkan dengan Wi-Fi adapter yang ada pada Laptop.
67
BAB VII PENUTUP
Setelah proses pengujian sistem selesai dilakukan, berikut akan dipaparkan kesimpulan serta diusulkan beberapa saran untuk kesempurnaan pengembangan sistem ini pada masa mendatang. 4.5. Kesimpulan Dari hasil pengujian dari sistem yang dibangun pada tugas akhir ini dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem Kontrol Listrik yang telah dibuat mampu mengendalikan 4 alat elektronika tegangan AC sekaligus oleh 4 relay dengan setiap relaynya yang mampu menanggung beban maksimal sebesar 2200 watt dengan menggunakan catu daya pada Raspberry Pi yang memiliki minimal kuat arus 0,7 ampere. 2. Tipe relay ada 2 yaitu aktif low dan aktif high. relay aktif low akan on jika diberi logika 0 dan akan off jika diberi logika 1, kebalikan dengan relay aktif high. 3. Pengontrolan akan memiliki kinerja yang lebih maksimal apabila dikendalikan melalui PC/Laptop dibandingkan dengan menggunakan HP Android.
68
4.6. Saran Pada tugas akhir ini tentunya sangat banyak kekurangan yang ditemukan, maka dapat diberikan saran-saran yang sekiranya dapat digunakan sebagai acuan pengembangan sistem berikutnya. Saran-saran tersebut antara lain : 1. Diharapkan akses untuk web server tidak hanya dalam ruang lingkup LAN, tetapi juga dalam ruang lingkup WAN via internet. 2. Ditambahkan sistem keamanan dalam mengakses sistem, seperti web login dengan username dan password jika akan mengakses website sistem. 3. Ditambahkan sensor cahaya agar bisa mengetahui lampu yang dikontrol dalam kondisi mati atau hidup.
69
DAFTAR PUSTAKA
M. Richardson and S. Wallace, Getting Started with Raspberry Pi, Sebastopol, CA: O’Reilly Media, 2013. H. Brendan. Ebook Practical Raspberry Pi, Technology In ActionTM, 2013. E. Upton and G. Halfacree, Raspberry Pi User Guide. West Sussex, England: Wiley, 2012. ---,Raspberry Pi, http://raspberrypi.org/forums/viewtopic.php (diakses 13 Mei 2015)
