Implementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Gerbang Berbasis Arduino
LAPORAN TUGAS AKHIR Diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Ahli Madya (A.Md) Teknik Komputer
Oleh: Sadarmo Limbong NIM. 1205112050
PROGRAM STUDI TEKNIK KOMPUTER JURUSAN TEKNIK KOMPUTER DAN INFORMATIKA POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
ABSTRAK Perkembangan teknologi semakin maju dan memberikan banyak kemudahan dalam penggunaan perangkat atapun alat-alat yang berhubungan langsung dengan kebutuhaan hidup manusia. Dengan pemikiran tersebut maka penulis membuat sebuah alat pengendali gerbang menggunakan sinyal bluetooth dari handpone android berbasis arduino. Pengguna tidak harus turun dari kendaraan untuk membuka pintu gerbang, karena melalui sinyal bluetooth dari handpone android sudah dapat membuka dan menutup pintu gerbang secara otomatis tanpa membebani manusia untuk membuka pintu gerbang tersebut. Kata kunci : Handpone Android, Arduino Uno R3, Motor Dc,
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya dalam menjalani kehidupan ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Implementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Bluetooth Berbasis Arduino”. Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Komputer, Jurusan Teknik Komputer dan Informatika Politeknik Negeri Medan. Laporan ini dapat disusun dengan baik karena dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ferry Fachrizal, S.T., M. Kom, selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer dan Informatika Politeknik Negeri Medan. 3. Zakaria Sembiring, S.T., M.Sc, selaku Kepala Program Studi Teknik Komputer Politeknik Negeri Medan. 4. Ismael, S.Kom., M.Kom, selaku dosen pembimbing yang selalu menyediakan waktu untuk memberi arahan dan ilmunya untuk menyelesaikan laporan ini. 5. Kadri Yusuf, S.T., M.Kom, selaku dosen Wali Kelas CE-6B yang selalu memberikan saran dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 6. Seluruh Dosen Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama menjalani perkuliahan.
iv
7. Ibu Eviliana Sembiring selaku administrasi Program Studi Teknik Komputer yang telah banyak membantu penulis mengurus keperluan administrasi selama perkuliahan khususnya selama menjalani pembuatan Tugas Akhir. 8. Keluarga penulis, khususnya kepada Ibu saya St Nasib Boangmanalu, dan saudara kandung saya Netty Limbong, Jhon keneddy Limbong, palum limbong dukungan, materi, semangat dan saran-sarannya. 9. Sahabat terdekat penulis Grace monika Silaen, Juniartha Manurung, Diny lestari Siregar, Dody sunanjaya putra dan Nurul jannah choiroh yang selalu memberikan semangat dan kesan-kesan yang sangat berharga selama menjalani perkuliahan khususnya dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 10. Seluruh teman-teman penulis kelas CE-6B, yang sama-sama berjuang dan saling berbagi ilmu dan pengalaman dalam menjalani pendidikan Diploma III Teknik
Komputer
di
Politeknik
Negeri
Medan,
khususnya
dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
Medan, Agustus 2015
Sadarmo Limbong NIM. 1205112050
v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN.................................................................................. ii ABSTRAK ......................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Masalah ........................................................................ 1
1.2.
Perumusan Masalah ............................................................................... 3
1.3.
Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.4.
Tujuan Tugas Akhir ............................................................................... 4
1.5.
Manfaat Tugas Akhir ............................................................................. 4
1.6.
Metodologi Tugas Akhir ........................................................................ 5
1.7.
Penyusunan Tugas Akhir ....................................................................... 6
1.8.
Sistematika Penulisan ............................................................................ 6
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1
Mikrokontroller Arduino ....................................................................... 8 2.1.1 Pengertian Arduino ........................................................................ 8 2.1.2 Sejarah Singkat Arduino ................................................................ 9 2.1.3 Arduino Uno R3 .......................................................................... 10 2.1.4 Catu Daya .................................................................................... 14 2.1.5 Bahasa Pemrograman Arduino Uno R3........................................ 16 2.1.6 Otomatis Software Reset.............................................................. 22 2.1.7 Perangkat Lunak (Arduino IDE) .................................................. 23
2.3
Modul Bluetooth .................................................................................. 23
2.4
Motor DC ............................................................................................ 25
2.5
Limit Switch ......................................................................................... 28
2.6
Power Supply ...................................................................................... 30 vi
2.7
Breadboard .......................................................................................... 31
2.8
Relay 12 V........................................................................................... 33
2.9
Transistor ........................................................................................... 34
2.10 Selenoid Doorlock ............................................................................... 36 2.11 Boarduino Total Control...................................................................... 37 2.12 Android ............................................................................................... 38 2.12.1 Pengertian Android .................................................................... 38 2.12.2 Sejarah Sistem Operasi Android ................................................ 38 2.12.3 Versi-versi Android ................................................................... 41 2.12.4 Fitur-fitur Anroid ....................................................................... 49 2.12.5 Arsitektur Android ..................................................................... 50 2.13 Flowchart ............................................................................................ 53 BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1
Arsitektur Perancangan Sistem ............................................................ 55
3.2
Spesifikasi Sistem ................................................................................ 56
3.3
Blok Diagram Sistem ........................................................................... 57
3.4
Perancangan Hardware ....................................................................... 59 3.4.1 Rangkaian Sistem Arduino Uno R3 ............................................. 59 3.4.2 Rangkaian Bluetooth .................................................................... 60 3.4.3 Rangkaian Driver Motor .............................................................. 60 3.4.4 Rangkaian Selenoid Doorlock ...................................................... 61 3.4.5 Rangkaian Limit Switch ............................................................... 61 3.4.6 Perancangan PCB ........................................................................ 62 3.4.7 Pembuatan PCB ........................................................................... 62 3.4.8 Layout PCB ................................................................................. 64 3.4.9 Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB ......................................... 65 3.4.10 Penyolderan Komponen ............................................................. 65
3.5
Perancangan Software.......................................................................... 66 3.5.1 Flowchart pada Android .............................................................. 67 3.5.2 Flowchart pada Arduino .............................................................. 68
BAB 4 PENGUKURAN DAN UJI COBA ALAT 4.1.
Analisa Hardware................................................................................ 69
vii
4.1.1. Pengujian Power Supply ............................................................. 69 4.1.2. Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805 ................................... 70 4.1.3. Pengujian Modul Bluetooth......................................................... 71 4.1.4. Pengujian Rangkaian Limit Switch .............................................. 72 4.1.5. Pengujian Arduino Uno R3 Terhadap Rangkaian Driver Motor L298 ... 74 4.1.6. Pengujian Rangkaian Driver L298 Terhadap Motor DC 12V ...... 79 4.1.7. Pengujian Arduino Uno R3 Terhadap Rangkaian Relay ............. 81 4.1.8. Pengujian Rangkaian Relay Terhadap Selenoid Doorlock ........... 82 4.2.
Pengujian Aplikasi Boarduino ............................................................. 83
4.3.
Pengujian dan Analisa Software Arduino 1.6.3 .................................... 86
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 92 5.2 Saran ........................................................................................................ 92 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 93
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Boarduino Uno ............................................................................... 11 Gambar 2.2 Kabel USB Board Arduino Uno ...................................................... 12 Gambar 2.3 Skema Arduino Uno ....................................................................... 12 Gambar 2.4 Tampilan Framework Arduino Uno ................................................ 23 Gambar 2.5 Modul Bluetooth HC - 05................................................................ 25 Gambar 2.6 Motor DC 12V................................................................................ 26 Gambar 2.7 Komponen Utama Motor DC .......................................................... 27 Gambar 2.8 Simbol dan Bentuk Limit Switch ..................................................... 29 Gambar 2.9 Konstruksi dan Simbol Limit Switch ............................................... 30 Gambar 2.10 Breadboard Tampak Luar ............................................................. 32 Gambar 2.11 Konfigurasi Pin yang Terdapat dalam Breadboard ........................ 32 Gambar 2.12 Bentuk Fisik Relay 12V ................................................................ 34 Gambar 2.13 Bentuk Fisik Transistor BC-547 dan Simbolnya............................ 35 Gambar 2.14 Bentuk Fisik Selenoid Doorlock ................................................... 36 Gambar 2.15 Aplikasi Boarduino Total Kontrol ................................................. 37 Gambar 2.16 Gambar Sejarah Sistem Operasi Android ...................................... 40 Gambar 2.17 Logo Android Versi 1.0 ................................................................ 41 Gambar 2.18 Logo Android Versi 1.1 ................................................................ 41 Gambar 2.19 Logo Android Versi 1.5 Cupcake .................................................. 42 Gambar 2.20 Logo Android Versi 1.6 Donut...................................................... 42 Gambar 2.21 Logo Android Versi 2.0/2.1 Eclair ................................................ 43 Gambar 2.22 Logo Android Versi 2.2 Froyo (Frozen Yogurt) ............................ 43 Gambar 2.23 Logo Android Versi 2.3 GingerBread ........................................... 44 Gambar 2.24 Logo Android Versi 3.0/3.1 Honeycomb....................................... 44 Gambar 2.25 Logo Android Versi 4.0 Ics (Ice Cream Sandwich) ....................... 44 Gambar 2.26 Logo Android Versi 4.1-4.3 Jelly Bean ......................................... 45 Gambar 2.27 Logo Android Versi 4.2 Jelly Bean ............................................... 45 Gambar 2.28 Logo Android Versi 4.3 Jelly Bean ............................................... 46 Gambar 2.29 Logo Android Versi 4.4 Kitkat...................................................... 47 Gambar 2.30 Logo Android Versi 5.0 Lollipop .................................................. 48 Gambar 2.31 Arsitektur Android ........................................................................ 50
ix
Gambar 3.1 Arsitektur Sistem ............................................................................ 55 Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem ...................................................................... 57 Gambar 3.3 Rangkaian Arduino Uno R3 ............................................................ 59 Gambar 3.4 Rangkaian Bluetooth yang terhubung dengan Arduino .................... 60 Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor yang Terhubumg dengan Arduino ............ 61 Gambar 3.6 Rangkaian Selenoid Doorlock yang Terhubungan dengan Arduino . 61 Gambar 3.7 Rangkaian Limit Switch yang Terhubung dengan Arduino .............. 62 Gambar 3.8 Rangkaian Keseluruhan Sistem ....................................................... 63 Gambar 3.9 Layout PCB Driver Motor L298 ..................................................... 64 Gambar 3.10 Layout PCB Rangkaian Relay....................................................... 64 Gambar 3.11 Rangkaian Driver Motor yang Komponennya telah Disolder ........ 66 Gambar 3.12 Rangkaian Relay yang Komponennya telah Disolder .................... 66 Gambar 3.13 Flowchart pada Android................................................................ 67 Gambar 3.14 Flowchart pada Arduino................................................................ 68 Gambar 4.1 Pengukuran Tegangan Power Supply .............................................. 69 Gambar 4.2 Pengukuran Input IC Regulator....................................................... 70 Gambar 4.3 Pengukuran Output IC Regulator .................................................... 70 Gambar 4.4 Pengukuran Tegangan Limit Switch ................................................ 72 Gambar 4.5 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Terbuka ... 75 Gambar 4.6 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Tertutup ... 76 Gambar 4.7 Pengukuran Tegangan Driver Motor pada Saat Gerbang Diam ....... 77 Gambar 4.8 Pengukuran Driver Motor Terhadap Motor DC pada Gerbang ........ 79 Gambar 4.9 Pengukuran Relay Terhadap Selenoid Doorlock ............................. 82 Gambar 4.10 Menghubungkan Android ke Modul Bluetooth.............................. 84 Gambar 4.11 Tombol Relay 1 Warna Hijau Untuk Membuka Gerbang .............. 84 Gambar 4.12 Tombol Relay 1 Warna Merah Untuk Membuka Separuh Gerbang ....... 85 Gambar 4.13 Tombol Relay 2 Warna Hijau Untuk Menutup Seluruh Gerbang ... 85 Gambar 4.14 Tombol Relay 2 Warna Merah Untuk Menutup Separuh Gerbang . 86
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Pengujian Jarak Bluetooth .................................................................. 71 Tabel 4.2 Data Pengukuran Limit Switch pada Gerbang .................................... 73 Tabel 4.3 Data Pengukuran Driver Motor L298 pada Gerbang .......................... 78 Tabel 4.4 Data Pengukuran Rangkaian Driver L298 ke Motor DC pada Gerbang ....... 80 Tabel 4.5 Data Pengukuran Arduino Uno R3 ke Rangkaian Relay ..................... 82 Tabel 4.6 Data Pengukuran Selenoid Doorlock .................................................. 83
xi
DAFTAR LAMPIRAN
SURAT PERMOHONAN PENGAJUAN JUDUL TUGAS AKHIR SURAT PERSETUJUAN JUDUL TUGAS AKHIR SURAT KESEDIAN DOSEN PEMBIMBING KARTU BIMBINGAN TUGAS AKHIR MAHASISWA FORMULIR BEBAS REVISI PENGUJI I FORMULIR BEBAS REVISIS PENGUJI II
xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat
meringankan aktifitas dengan memanfaatkan teknologi. Dengan memanfaatkan teknologi menjadikan segala sesuatu menjadi lebih mudah. Hal ini mendorong perkembangan teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia. Bahkan mengganti peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Dengan adanya teknologi yang berkembang saat ini, manusia ingin melakukan sesuatunya dengan mudah. Salah satu wujud dari perkembangan
zaman
adalah
otomatisasi di
aspek
kehidupan,
dengan
pengotomatisan peralatan diharapkan dapat mempermudah pekerjaan manusia. Alat pengendali pintu gerbang menggunakan bluetooth dari handphone android berbasis arduino adalah alat pengendali yang praktis yang dapat memudahkan manusia untuk membuka dan menutup pintu gerbang. Alat ini sangat
praktis
untuk
diaplikasikan
secara
langsung
di
kehidupan
sehari-hari. Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan alat pengendali pintu gerbang yang praktis, dimana pengguna tidak diharuskan keluar dari kendaraan untuk membuka pintu gerbang , karena melalui bluetooth dari handpone android pengguna sudah dapat membuka dan menutup pintu gerbang. Alat ini memiliki jarak jangkauan
maksimal 10 Meter. Selain dapat mempermudah pekerjaan
manusia dan sangat bermanfaat, komponen-komponen untuk membuat alat ini sangat mudah dijumpai di toko-toko elektronik. Selain itu harga dari komponen 1
2
komponen ini sangat terjangkau sehingga tidak memberatkan kita untuk merealisasikanya. Arduino adalah sebuah platform prototyping elektronik berlandaskan open source berupa perangkat keras OSHW (Open Source Hard Ware) dan perangkat lunak F/OSS (Free/Open Source Software) yang fleksibel, dan cukup mudah digunakan. Terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino dapat diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Untuk membuat program Arduino dan mengupload ke dalam papan Arduino, dibutuhkan software Arduino IDE (Integrated Development Enviroment) Sejatinya, ide menciptakan Arduino dikembangkan sejak awal dengan melibatkan pemikiran desain yang berorientasi pada seni dan artistik. Barragán adalah seorang
seniman
dan
desainer
yang
saat
itu
menciptakan
rangkaian
mikrokontroler untuk digunakan sebagai alat data parsing untuk alat elektronik yang ia butuhkan. Demikian juga semua karyanya ditargetkan untuk digunakan di kalangan masyarakat “non-teknis” seperti seniman, desainer, dan arsitek. Singkatnya, dibuat bagi mereka yang sebelumnya tidak memiliki latar belakang atau pengetahuan tentang teknik elektronika maupun komputer. Target tim Arduino berikutnya adalah untuk penyederhanaan platform rangkaian lebih jauh, untuk mengembangkan mikrokontroler Arduino, yang lebih bermanfaat untuk pengguna non-teknis dengan fokus pada kesederhanaan sebagai target utama dalam perancangannya. Empat butir kriteria yang digaungkan oleh Banzi dalam mendefinisikan keinginan tersebut dan sekaligus membedakannya dengan platform mikrokontroler lainnya adalah harus murah, dikemas bersama
3
Integrated Development Environment (IDE), bisa diprogram melalui USB dan memiliki komunitas pendukung. Dengan kemajuan teknologi yang ada, penulis merencanakan suatu penerapan sistem Arduino sebagai tugas akhir dengan judul “Implementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Gerbang Berbasis Arduino”.
1.2
Perumusan Masalah Sesuai dengan alasan pemilihan judul, maka yang menjadi permasalahan
di dalam tugas akhir ini: 1.
Bagaimana merancang sistem pengendali gerbang pada Arduino?
2.
Bagaimana merancang interface Arduino ke Android berbasis bluetooth?
1.3
Batasan Masalah Oleh karena permasalahan dan keterbatasan waktu serta pengetahuan
penulis dan agar pembahasan tidak menyimpang dari tujuan maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: 1.
Perancangan dan pembuatan sistem ini berbasis Arduino Uno R3.
2.
Aplikasi yang digunakan untuk membuat program Arduino adalah IDE Arduino.
3.
Pada sistem ini Arduino berfungsi sebagai pengontrol Motor DC, Selonoid Doorlock, Limit Switch, Penerima bluetooth dari handpone.
4.
Sistem ini bekerja hanya pada handpone Android yang sudah terprogram menggunakan aplikasi Boarduino sebagai pengontrol Arduino untuk membuka dan menutup pintu gerbang.
4
1.4
Tujuan Tugas Akhir Tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah 1. Lebih memahami tentang perancangan dan penggunaan Arduino secara umum. 2. Sebagai salah satu syarat untuk menyelsaikan program pendidikan Diploma III pada program studi Teknik Komputer Politeknik Negeri Medan.
1.5
Manfaat Tugas Akhir Adapun yang menjadi manfaat tugas akhir ini adalah : 1. Sebagai bahan rujukan bagi mahasiswa yang akan membahas hal yang sama. 2. Menambah keterampilan penulis dalam membuat program menggunakan Arduino. 3. Memudahkan pekerjaan dalam hal membuka dan menutup gerbang. 4. Menambah pengetahuan masyarakat luas yang ingin mengetahui tentang Imlementasi Teknologi Bluetooth Sebagai Pengendali Gerbang Berbasis Arduino.
5
1.6
Metodologi Tugas Akhir Metodologi yang digunakan dalam tugas akhir ini meliputi: 1. Studi Literatur Pada tahap ini akan diadakan studi literatur tentang bagaimana perancangan alat dan pemrograman Arduino. Pemrograman yang digunakan pada Arduino adalah bahasa C. 2. Pengumpulan Data Metode kepustakaan (library research), mengumpulkan data yang diperoleh dengan cara mengumpulkan data melalui buku-buku dan sumber-sumber lain (internet) yang relevan dengan permasalahan yang dihadapi dalam hal ini tentang bagaimana Arduino diprogram. 3. Perancangan Sistem Dari data yang didapatkan, selanjutnya dilakukan analisa dan perencanaan terhadap sistem yang akan dibuat dalam tugas akhir ini, yang
meliputi
perancangan
aturan
sistem,
analisa
data
dan
perancangan interface. 4. Pembuatan Sistem Pelaksanaan dari sistem yang telah dibuat yang meliputi implementasi pada coding, perancangan rangkaian Arduino pada papan PCB dan design dalam pembuatan perangkat lunak. 5. Pengujian dan Evaluasi Pengujian dan evaluasi dimaksudkan untuk memenuhi sejauh mana sistem yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan requirement sistem yang diharapkan.
6
6. Pembuatan Laporan Membuat dokumentasi dari semua tahapan proses di atas berupa laporan yang berisi tentang dasar teori dan hasil tugas akhir ini.
1.7
Penyusunan Tugas Akhir Merupakan tahap untuk menyusun hasil penelitian secara sistematis
berdasarkan aturan yang ada.
1.8
Sistematika Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyusun secara sistematik agar
lebih jelas dan dapat dipahami. Adapun sistematika yang penulis susun adalah sebagai berikut : BAB 1
PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, batasan masalah, tujuan dan sasaran, metodologi serta sistematika pembahasan dari tugas akhir ini.
BAB 2
LANDASAN TEORI Bab ini membahas mengenai teori-teori yang berkaitan dengan penyelesaian tugas akhir, yang didapatkan dari berbagai macam buku serta sumber-sumber terkait lainnya yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir ini.
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Bab ini membahas analisis dan perancangan sistem. Tahap analisis menggambarkan dan menjabarkan kegiatan yang dilakukan pada sistem yang sedang berjalan sedangkan
7
tahap perancangan aplikasi seperti perancangan tampilan aplikasi, algoritma sistem dan flowchart yang akan dibuat sebagai sebuah sistem yang baru. BAB 4
PENGUKURAN DAN UJI COBA ALAT Bab ini menyajikan dan menjelaskan beberapa upaya pengujian aplikasi yang diprogram dari Android ke Arduino untuk melihat hasil dari output pada gerbang.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan kesimpulan dari uji coba perangkat lunak dan
saran
untuk
pengembangan,
perbaikan
penyempurnaan terhadap aplikasi yang telah dibuat.
serta
