SISTEM MONITORING ALARM DALAM GEDUNG DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH Yudi Yustiadi
Agung Budi Prasetijo,ST,MIT
Ir.Sudjadi,MT
ABSTRAK Dengan semakin banyaknya tindak kejahatan yang terjadi, mendorong terciptanya sistem keamanan untuk mencegah terjadinya tindak kejahatan tersebut. Salah satu yang sering terjadi yaitu tindak pencurian/perampokan pada suatu rumah atau gedung. Sebagai pencegahan, maka dibuat suatu sistem keamanan terpusat yang dapat memantau setiap ruangan dalam suatu gedung. Sistem monitoring alarm dalam gedung merupakan sistem keamanan untuk memantau atau mendeteksi keberadaan orang di dalam ruangan suatu gedung, yang akan memudahkan petugas keamanan untuk memantau setiap ruangan, sehingga meringankan dan menghasilkan kinerja yang efektif. Pada tugas akhir ini dibuat sistem monitoring alarm ruangan dalam gedung dengan menggunakan mikrokontroller ATMEL 89C51. Tiap ruangan digunakan sensor-sensor infra merah yang dikendalikan oleh satu mikrokontroller dalam satu lantai, dan dihubungkan dengan mikrokontroller yang lain dengan metode multidrop RS485. Untuk memantau seluruh ruangan digunakan satu mikrokontroller sebagai master yang terhubung ke PC. Setelah dilakukan pengujian, sistem berfungsi sesuai perancangan. Pada kondisi aktif, alarm berbunyi dan pada monitor PC label peringatan muncul ketika sensor infra merah dalam keadan tertutup/terhalang.
1. Pendahuluan Kemajuan di bidang teknologi saat ini telah begitu banyak menciptakan kemudahan kinerja manusia. Terciptanya berbagai perangkat otomatis berbasis komputer (PC) telah membantu manusia dalam meningkatkan kualitas layanan di berbagai bidang tidak terkecuali bidang keamanan. Salah satu tantangan bidang keamanan yaitu bagaimana mencegah tindak kejahatan yang sering terjadi yaitu perampokan/pencurian dalam suatu rumah atau gedung. Untuk meningkatkan keamanan dalam suatu gedung dapat dilakukan pemantauan secara manual atau dengan cara komputerisasi. Sistem keamanan yang banyak digunakan untuk memantau ruangan dalam suatu gedung yaitu dengan menggunakan kamera pengawas. Akan tetapi sistem keamanan ini mengkondisikan petugas keamanan untuk terus menerus memantau layar monitor. Sistem monitoring alarm dapat memudahkan petugas kemanan dalam suatu gedung mengetahui apakah dalam suatu ruangan terdapat seseorang atau tidak dengan hanya melihat dari suatu komputer (PC), maka seorang petugas keamanan dalam suatu gedung tidak perlu berpatroli ke setiap ruangan atau terus menerus memantau layar monitor untuk melihat apakah terdapat orang atau
tidak. Bila terdapat seseorang dalam suatu ruangan, petugas keamanan dapat mengetahui dari alarm yang berbunyi dan dapat melihat di mana orang tersebut berada melalui monitor PC. 1.1 Tujuan Tujuan penulisan tugas akhir ini yaitu membuat perancangan suatu alat keamanan untuk memonitor ruangan dalam suatu gedung secara terpusat melalui komputer/ PC dengan menggunakan sensor infra merah sebagai detektor.
1.2 Batasan Masalah Untuk memfokuskan permasalahan dan menghindari salah pengertian tentang perancangan alat, maka dalam hal ini Penulis membatasi beberapa hal yaitu: 1. Fungsi alat sebagai pendeteksi pergerakan antar ruangan dalam gedung 2. Sensor yang digunakan yaitu sensor infra merah
1
3.
Sistem komunikasi yang digunakan antara slave dan master yaitu sistem komunikasi mutli-drop (multi-drop/multi-point communication) dengan RS485. Deteksi pergerakan terbatas hanya satu arah Hubungan alat dengan PC melalui serial port RS232
4. 5.
Sensor Infra Merah
Mikrokontroller
Gambar 2.3 Blok diagram slave 2.2
RS485 Network
Lantai n
Sensor-sensor Infra merah Lantai 2
Slave 1
Perancangan (Hardware)
Sensor-sensor Infra merah Lantai 1
Ruang Kontrol
Master PC
Gambar 2.1 Perancangan sistem
2.1 Cara Kerja Sistem PC diisolasi dari jaringan dengan switch yang dikontrol oleh master seperti terlihat pada Gambar 2.2.
VCC
RS232
PC C8
Manual Reset
10uF
Mikrokontroller R9 100K
RS485
Perangkat
Keras
2.2.1 Rangkaian Controller 89C51 Rangkaian ini merupakan jantung rangkaian sebagai pengendali utama seluruh rangkaian dimana sebagai pengendali digunakan IC mikrokontroller 89C51. Pada dasarnya rangkaian kontrol ini merupakan sistem minimum dari mikrokontroller 89C51 yang dapat dilihat pada Gambar 2.4. Agar mikrokontroller dapat mengeksekusi program dari awal program (alamat 00H) maka mikrokontroler akan direset secara otomatis saat catu daya pertama kali dihidupkan dimana untuk reset otomatis ini dilakukan oleh C8 dan R9 (Power On Reset). Dengan cara ini maka reset akan berlangsung secara otomatis, namun demikian reset manual tetap diperlukan untuk keadaan tertentu misalnya untuk memulai kembali program dari awal tanpa harus mematikan catu daya. Supaya mikrokontroller dapat bekerja maka dibutuhkan suatu rangkaian osilator sebagai sumber clock dan dalam hal ini digunakan osilator internal yang sudah ada dalam mikrokontroller AT89C51, yang hanya memerlukan sebuah kristal (11.0592MHz).
Sensor-sensor Infra merah
Slave 2
Network
Keypad
2. Perancangan sistem Slave ditempatkan pada tiap lantai gedung dan terhubung ke master yang berada di ruang kontrol melalui jaringan RS485. Secara keseluruhan, sistem terdiri dari 1 master dan beberapa slave serta PC yang terhubung ke master.
Slave n
RS485
Network
A B C D
Gambar 2.2 Blok diagram master
VCC C9 33pF
Pada bagian slave, sensor infra merah ditempatkan di masing-masing ruangan sebagai input bagi mikrokontroller dan keypad untuk memasukkan password, seperti terlihat pada Gambar 2.3
X'TAL
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
13 12
P3.3/INT1 P3.2/INT0
15
31 19 18
P3.5/T1 P3.4/T0 EA/VPP XTAL1 XTAL2
11.0592 MHz C10 33pF
9 17 16
RST P3.7/RD P3.6/WR
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28
10 P3.0/RXD 11 P3.1/TXD 30 ALE/PROG 29 PSEN
RXD TXD
AT89C51 Gambar 2.4 Rangkaian Controller 89C51
2
2.2.2 Rangkaian Slave Rangkaian slave merupakan sistem minimum AT89C51 yang terhubung ke beberapa rangkaian lain yaitu rangkaian sensor infra merah, keypad, DIP switch dan rangkaian RS485. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut ini.
AT89C51
4066
SN75176 1 a1 RO 7 2 B RE 6 3 A DE 4 4 a4 DI 1
RS485 Netw ork
MAX232 1 a1 RO 13 R1in T1in 14 T1out R1out 4 a4 DI
To PC
1 in/out1 4 in/out2 8 in/out3 11 in/out4 1 in/out1 2 out/in1 3 out/in2 4 in/out2
1 11 12 4
13 12 Ctrl4 10 out/in4 9 out/in3 6 Ctrl3 5 Ctrl2 3 out/in2 2 out/in1
P2.0 P2.1
Ctrl1
P2.2
10 11
P3.0/RXD P3.1/TXD
AT89C51 1
Rangkaian Sensor Infra Merah
2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3
10
P3.0/RXD 11 P3.1/TXD 12 P3.2/INT0
P2.2 P2.1 P2.0
1 2 3 4
39 38 37 36 35 34 33 28 27 26 25 24 23
Keypad
Gambar 2.6 Rangkaian Master IC 4066 digunakan sebagai switch untuk mengisolasi PC dari jaringan, yang dikontrol oleh AT 89C51 melalui port P2.1 dan port P2.2. Sebagai penghubung PC ke master digunakan rangkaian RS232, sedangkan untuk menghubungkan master ke jaringan (slave) digunakan rangkaian RS485 sama seperti yang digunakan pada rangkaian slave, tetapi RO dan DI tidak langsung ke port serial AT89C51 tetapi melalui IC 4066.
DIP Switch
22 21
RO RE
B
GE
A
7 6
RS485 Netw ork
GI SN75176
Gambar 2.5 Rangkaian slave Rangkaian sensor infra merah berfungsi untuk mendeteksi perubahan data dari penerima IR. Perubahan data inilah yang diterima oleh AT89C51 melalui port P1. Sedangkan port P0 digunakan untuk rangkaian keypad. Rangkaian keypad ini digunakan untuk memasukan password setting alarm aktif (enable) atau tidak aktif (disable). Hubungan IC 75176 ke AT89C51 bisa dilakukan secara langsung, tanpa memerlukan bantuan IC pengalih tegangan, mengingat IC 75176 dan AT89C51 bekerja dengan level tegangan TTL. Untuk keperluan itu pin GI (kaki 4 IC 75176) dihubungkan ke TXD, pin RO (kaki 1 IC 75176) dihubungkan ke RXD, sedangkan pin GE (kaki 3 IC 75176) bisa dikendalikan dengan port P3.2/INT0 pada AT89C51. Pada sistem keseluruhan, Master dipakai untuk mengendalikan banyak Slave. Untuk keperluan tersebut, masing-masing slave diberi nomor untuk bisa membedakan panggilan dari Master, penomoran tersebut dilakukan dengan DIP Switch yang dihubungkan dengan port P2 pada AT89C51.
2.3.
Perancangan perangkat (software)
lunak
2.3.1
Perancangan perangkat lunak slave (mikrokontroller) Seperti yang telah diterangkan pada diagram perancangan sebelumnya bahwa sistem yang dibuat terdiri dari 1 master dan 3 slave. Pada sub bab ini yang akan dibahas yaitu perancangan perangkat lunak untuk slave dengan mikrokontroller. Slave sepenuhnya menunggu perintah atau instruksi dari master, kecuali pengaktifan alarm melalui keypad. Perancangan perangkat lunak pada bagian slave dapat dilihat pada Gambar 2.7. Start
Inisialisasi Tidak Tidak
2.2.3 Rangkaian Master Rangkaian Master merupakan penghubung dari keseluruhan sistem, yang terdiri dari rangkaian sistem minimum AT89C51, rangkaian switch/saklar, rangkaian RS485, dan rangkaian RS232. PC terhubung ke sistem melalui rangkaian master, dimana PC dianggap sebagai slave. Walaupun PC seperti slave, tapi data dari PC diisolasi dari jaringan dengan switch yang dikontrol oleh master.
Aktif password?
Ya
Ada instruksi dari master?
Ya
Tidak Permintaan data?
Ya
Kirim password
Kirim data ke master
Tidak Setting password?
Ya
Simpan password
Gambar 2.7 Diagram alir slave
3
2.3.2 Perancangan perangkat lunak master Perancangan perangkat lunak untuk master yang bertindak sebagai penghubung dari keseluruhan sistem, meliputi permintaan setting password ke slave sampai dengan mengirimkan data ke PC. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.8.
peringatan berupa bunyi alarm dari speaker PC dan label peringatan yang berkedip Start
Inisialisasi port
Start
Tidak
Port open? Netw ork respon?
Inisialisasi
Ya Tidak
Slave registration
Ada instruksi dari PC?
Ya
Set passw ord? Tidak
Tidak
Inisialisasi?
Alarm Disable
Ya Ya
Setting passw ord ke slave
Inisialisasi
Alarm Enable Permintaan data?
Ya
Meminta ke Slave
Cek kondisi ruangan
Tidak Tidak
Setting passw ord?
Ya Setting passw ord ke Slave
Tidak Dapat data?
Ada sensor yang aktif?
Ya Kirim data ke PC
Tidak
Timeout ke PC
Ya Tampilkan
Gambar 2.8 Diagram alir master 2.3.3
Perancangan perangkat lunak PC Perangkat lunak yang digunakan untuk memonitor setiap sensor infra merah oleh PC pada sistem ini yaitu Visual Basic 6.0. Pemilihan perangkat lunak ini berdasarkan kemudahan yang ditawarkan dan fitur yang lengkap. Perancangan perangkat lunak pada PC ini meliputi inisialisasi port, registrasi slave sampai setting password. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9. Hal pertama yang dilakukan dalam perancangan perangkat lunak pada bagian PC ini yaitu inisialisasi port serial pada komputer. Inisialisasi ini dilakukan untuk tes komunikasi antara PC dengan Master. Jika komunikasi telah terjadi, kemudian dilakukan registrasi Slave yang telah terhubung ke jaringan. Password dapat dimasukkan dan dimodifikasi ke setiap slave yang terdeteksi. Jika dilakukan setting password, maka alarm dapat diaktifkan dan dimatikan melalui keypad pada bagian slave. Sebaliknya jika tidak dilakukan setting password, maka alarm tidak akan aktif. Jika Slave ter-password dan dalam keadaan aktif, maka jika ada sensor yang aktif akan ada
Gambar 2.9 Diagram alir slave (PC)
3. Kesimpulan dan Saran Pada saat melakukan perancangan sistem penulis melakukan pengujianpengujian dan hasilnya dapat disimpulkan sebagai berikut : 3.1 Kesimpulan. 1. Masing-masing sub sistem dapat bekerja dengan baik, sehingga penggabungan sub sistem tidak mengalami masalah rumit. 2. Penggunaan sensor infra merah sebagai input bagi mikrokontroller untuk keperluan sebagai pendeteksi pergerakan lebih mudah dibandingkan dengan penggunaan sensor yang lain. Rangkaian sensor infra merah akan memberikan
4
3.
4. 5.
6.
logika 0 jika sensor infra merah dalam keadaan terbuka atau tidak terhalang/tertutup, dan akan memberikan logika 1 jika sensor infra merah dalam keadaan terhalang/tertutup. Dengan menggunakan sistem komunikasi multidrop, Master berfungsi untuk mengendalikan saluran, dan komunikasi yang terjadi di saluran adalah komunikasi half-duplex, yakni komunikasi dua arah secara bergantian. Sistem berkomunikasi dengan baik, pada pengujian dengan jarak 100 yard (± 100 m) antara master dengan tiap slave. Rangkaian penerima sinyal membandingkan tegangan kedua kabel saluran ganda (A dan B), dan level logika pada bagian output ditentukan oleh kabel mana yang lebih positip. Jika ada gangguan listrik yang menimpa saluran transmisi, maka induksi tegangan yang diterima kedua utas kabel saluran dari gangguan akan sama besarnya. Karena Line Receiver membandingkan selisih tegangan antara dua utas kabel, maka induksi tegangan yang sama besarnya tersebut tidak pernah dirasakan oleh input Line Receiver, sehingga tidak akan berpengaruh pada outputnya. Berbekal kemampuan menangkal gangguan yang sangat baik ini, saluran ganda RS485 mempunyai saluran transmisi melebihi kemampuan RS232.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
3.2 Saran. 1. Deteksi pergerakan sebaiknya dibuat tidak terbatas hanya satu arah, akan tetapi dalam dua arah agar deteksi pergerakan lebih optimal. 2. Lebih baik jika kamera pengawas diintegrasikan dengan perangkat lunak untuk lebih memudahkan pengawasan setiap ruangan.
11.
12.
13. DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
Adel S. Sedra & Kenneth C. Smith, Rangkaian Mikroelektronik, Jilid 1 Edisi Kedua, Erlangga, 1990. Adi Kurniadi, Pemrograman Microsoft Visual Basic 6, Elex Media Komputindo, Februari 2002.
14.
15.
5
Agfianto Eko Putra, Belajar Mikrokontroller AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Gava Media, 2002. Ario Suryo Kusumo, Drs, Buku Latihan Microsoft Visual Basic 6.0, Elex Media Komputindo, November 2002. Budhy Susanto, Konstruksi dasar AT89C51, URL: http://alds.stts.edu/digital, 1 Maret 2001. Budhy Susanto, RS232 dan Modem, URL : http://alds.stts.edu/digital, 1 Maret 2001. Budhy Susanto, RS485 dan Komunikasi Multipoint, URL: http://alds.stts.edu/digital, 1 Maret 2001. Budhy Susanto, Sistem Interupsi MCS51 , URL: http://alds.stts.edu/digital, 16 Oktober 2001. Christopher E. Strangio, The RS232 Standard A Tutorial With Signal Names and Definitions, , URL: http://www.camiresearch.com/Data _Com_Basics/RS232_standard.htm l, Copyright © 1993-2003 by CAMI Research Inc., Lexington, Massachusetts. John Goldie, Ten Ways to Bulletproof RS485 interfaces, National Semiconductor Application Note 1057, October 1996. Michael Halvorson, Microsoft Visual Basic 6.0 profesional, Elex Media Komputindo, 2000. Paulus Andi Nalwan, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroller AT89C51, Elex Media Komputindo, 2003. Sivakumar Sivasothy, Transceivers and Repeaters Meeting The EIA RS485 Interface Standard, National Semiconductor Application Note 409, July 1998. Todd Nelson, The Practical Limits of RS485, National Semiconductor Application Note 979, March 1995. Wasito S, Data Sheet Book 1 Data IC Linier, TTL dan CMOS (Kumpulan Data Penting
16.
17.
18.
19.
20. 21. 22.
Komponen Elektronika), Elex Media Komputindo, Agusus 1997. …., Intel MCS51 Family Of Single Chip Mikrokomputers User’s Manual, January 1981. ….., Maxim +5V-Powered, Multi-Channel RS-232 Drivers/Receivers, Maxim Integrated Products, 1996. ….., Photodiode/Phototransistor Application Circuit, Sharp Application Note, Optoelectronics, 1999. ….., Practical Tips on Serial Communications, URL: http://www.seetron.com, Scott Edwards Electronics Inc., May 09, 2000. ….., RS-422 andRS-485 Application Note, B&B Electronics, 1992. ….., RS485 Data Interface A Tutorial, URL: http://www.arcelect.com ….., SN75176A Differential Bus Transceiver, Texas Instruments, May 1995.
Mengesahkan: Pembimbing II
Pembimbing I
Ir. Sudjadi,MT NIP. 131 558 567
Agung Budi Prasetijo,ST,MIT NIP. 132 137 932
6
