PENGUKURAN ACCELEROMETER ADXL105 UNTUK APLIKASI ALARM PENCURI Hany Ferdinando Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra, email:
[email protected]
Abstrak Alarm mobil merupakan suatu alat yang ditambahkan pada mobil untuk melindungi mobil dari berbagai macam tindakan pencurian. Pada saat terjadi sesuatu dengan mobil itu, alarm akan memberitahu pemilik dengan mengeluarkan bunyi yang cukup keras. Tetapi jika ada barang-barang lain seperti raket tennis, beamer, LCD projector, laptop, dll., belum tersedia system alarm yang universal. Paper ini akan membahas penggunaan accelerometer ADXL105 yang akan dipergunakan sebagai bagian utama dalam system alarm pencuri ini. Sensor ini bekerja dengan memberikan tegangan yang sebanding dengan percepatan yang dialaminya. Pengukuran dilakukan dengan bantuan LabView. Dari hasil pengujian yang dilakukan, sensor ini dapat dipergunakan sebagai salah satu alternativ sensor yang dipergunakan dalam system alarm pencuri Kata kunci: accelerometer, ADXL105, theft alarm
Abstract Car alarm is an additional accessory to protect a car from theft. When there is something happened with that car, the alarm system will start such a beeper loudly. Unfortunately, other things such as tennis racket, beamer, LCD projector, laptop, etc have no alarm protection system. This paper discusses the accelerometer ADXL105 that can be used as the main part of the theft alarm. This sensor gives voltage output proportional to the experienced acceleration. The measurement was carried out with LabView. From the experiments, this sensor can be used as one of alternatives sensors for theft alarm. Keywords: accelerometer, ADXL105, theft alarm
1. Pendahuluan
Mobil sebagai sebuah barang yang berharga sudah dilengkapi dengan berbagai system pengaman. Sistem pengaman ini akan memberitahu pemiliknya jika terjadi sesuatu pada mobil yang tersebut. Tetapi untuk barang lain seperti raket tennis, LCD projector, laptop, belum ada system pengaman elektronik yang tersedia. Kemudian timbul pemikiran untuk membangun system pengaman untuk barang-barang seperti di atas dengan menggunakan sensor accelerometer. Namun timbul pertanyaan, apakah sensor ini dapat dipergunakan untuk system pengaman yang diinginkan. Untuk itu diperlukan semacam studi pengukuran dan analisa hasil pengukuran sinyal dari accelerometer, yang dapat memberikan semacam rekomendasi pada aplikasi sensor ini. Ide penggunaan accelerometer ini didasari dengan pemikiran bahwa tidak mungkin seorang pencuri membawa lari barang curiannya dengan kecepatan konstan. Sehingga barang yang dicuri akan mengalami perubahan kecepatan yang terdeteksi oleh sensor. 2. Accelerometer Sensor Sensor ini akan mengubah besaran fisis (percepatan) menjadi besaran listrik yang kemudian dapat dipergunakan dalam rangkaian elektronik. Besaran listrik yang dihasilkan sebanding dengan percepatan yang dialaminya. Secara fisika, sebuah massa yang tergantung pada sebuah pegas akan menarik pegas tersebut sesuai dengan percepatan yang dialaminya [1]. Prinsip ini yang dipergunakan sebagai dasar pembuatan accelerometer. Secara elektronik, biasanya accelerometer ini dibangun menggunakan teknoogi MEMS (Microelectromechanical System). 3. ADXL105 Single axis accelerometer ini dibuat oleh Analog Devices, Inc [2]. dengan kemampuan maksimal 5G (gravitation) dan resolusi 2mG. Sensor ini dapat beroperasi dengan supply sampai 2,7 volt. Didalamnya juga terdapat sebuah OpAmp dan sensor suhu yang dapat dipergunakan untuk keperluan kalibrasi.
4. LabView LabView yang merupakan produk dari National Instruments, Inc [3]. merupakan salah
satu
software
instrumentasi
yang
menarik
untuk
dipergunakan.
LabView
mengembangkan konsep virtual laboratorium sehingga semuanya dapat dilakukan pada komputer. Semua peralatan standar untuk sebuah laboratorium seperti oscilloscope, volt meter, frekuensi spectrum, dll sudah tersedia di dalamnya. LabView harus dipergunakan dengan card khusus sesuai kebutuhan. Biasanya di dalam card itu terdapat ADC, DAC, filter, dll. Pengguna tinggal memasukkan sinyal ke card ini dan langsung dapat menggunakannya. LabView dapat dipakai untuk melihat plot sinyal yang dimasukkan dalam card tadi atau juga melakukan berbagai macam percobaan untuk penguatan sinyal (jika sinyalnya kecil sekali), filtering (jika terdapat noise dalam sinyal), dll. Pengguna bahkan dapat melakukan semacam programming untuk simulasi system. Bahasa pemrograman yang dipergunakan adalah bahasa pemrograman grafik yang mudah dipergunakan. 5. Pengukuran Tujuan pengukuran ini adalah menganalisa apakah ADXL105 ini dapat dipergunakan sebagai sensor dalam system pengaman seperti disebutkan di atas. Sistem pengaman harus dapat membedakan apakah barang itu dicuri atau pergerakan barang secara tidak sengaja (misalnya saat meja tempat barang itu dipukul seseorang). Output sensor pada saat dibawa berjalan lambat dan cepat juga akan diukur. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan bantuan LabView lewat sebuah Data
Acquisition Card. Gambar 1 menunjukkan rangkaian yang dipakai untuk
melakukan pengukuran ini.
Gambar 1. Rangkaian pengukuran [4]
Gambar 2. Program dalam LabView.
LPF dibagian power supply dipergunakan untuk menghilangkan noise dari supply sedang DC blocking capacitor 0,1µF dipakai untuk membuang sinyal DC pada outputnya. Output ADXL105 ini dimasukkan ke ADC yang terdapat pada PC card LabView. Untuk dapat melihat sinyal yang terbaca, perlu dibuat program kecil yang akan menampilkan bentuk sinyal di layar monitor dan menyimpannya dalam bentuk spreadsheet. Gambar 2 menunjukkan program kecil yang dimaksud. Dalam percobaan ini, sinyal tidak dikuatkan lagi, karena diinginkan hasil secara langsung tanpa penguatan. ADC yang dipergunakan adalah 12-bit, dengan range –5 dan 5V. Sinyal dibaca dengan frekuensi sampling 1kHz. Pengukuran juga dilakukan untuk mendeteksi jika ada seorang yang memukul meja tempat sensor itu berada atau berbicara dengan volume suara yang keras di dekat sensor tersebut. Untuk itu sensor diarahkan pada arah sumbu z dan dilihat sensitivitas terhadap sumbu yang lain. 6. Analisa dan Diskusi Mula-mula sensitivitas pada 3 arah seperti yang tercantum pada [2] dicobakan. Hasil yang didapatkan adalah sensitivitas terbesar dicapai jika sensor diarahkan pada sumbu yang sejajar dengan arah housing sensornya. Gambar 3 menunjukkan hasil pengukuran ini, ketika seorang memukul meja tempat sensor ini berada. Percobaan yang lain adalah dengan membawa sensor ini berjalan perlahanlahan. Gambar 4 menunjukkan hasil pengukuran tersebut. Jika meja tempat sensor ini dipukul (tidak terlalu keras), maka sensor akan beraksi. Reaksi sensor tersebut cukup besar karena mencapai tegangan 0.2 volt yang
dapat terdeteksi oleh ADC 8 bit (0-5V). Hal yang serupa juga terlihat jika sensor itu diambil dan dibawa berjalan lambat. Memang terjadi suatu spike tegangan yang cukup besar untuk dideteksi, tetapi level tegangan berikutnya tidak jauh berbeda dengan percobaan sebelumnya. Perbedaannya terletak pada durasi sinyal yang didapatkan. Untuk pemukulan meja, durasi sinyalnya pendek sekali.
Voltage (V)
duration approx. 66ms 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 31.000 31.050 31.100 31.150 31.200 31.250 -0.4 -0.6 -0.8 -1
Series1
time (s)
Gambar 3a. Respon sensor pada saat meja dipukul duration approx. 122ms 0.6 Voltage (V)
0.4 0.2 0 -0.238.30
Series1 38.35
38.40
38.45
38.50
-0.4 -0.6 time (s)
Gambar 3b. Respon sensor pada saat meja dipukul
Jika sinyal-sinyal pada gambar 3 dan 4 dianalisa pada domain frekuensi, didapati bahwa karakteristik frekuensi sinyal pada gambar 4 dipengaruhi oleh kecepatan berjalan atau berlari dari si pembawa sensor. Sedang sinyal-sinyal pada gambar 3 tidak memiliki
karakteristik
khusus
yang
dapat
dipergunakan
sebab
sinyal-sinyal
itu
dihasilkan secara random, tergantung kuat lemahnya pukulan terhadap meja, dll. Untuk keperluan instrumentasi system alarm pencuri dengan menggunakan general purposed microcontroller, sinyal-sinyal pada gambar 3 dapat dianggap sebagai
sebuah bouncing pada system switch. Dalam hal ini berbagai algoritma bouncing secara software dapat dipergunakan. Untuk system yang lebih kompleks dengan menggunakan microcontroller yang lebih tinggi lagi, analisa dalam domain frekuensi dapat juga dipergunakan. Hal ini akan melengkapi algoritma bouncing yang diaplikasikan dalam system.
Voltage (V)
pick up and walk 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.116.00 -0.2
Series1
17.00
18.00
19.00
20.00
21.00
time (s)
Gambar 4. Respon sensor pada saat dibawa berjalan
Untuk keperluan alarm pencuri ini, ada dua pendekatan yang dapat dilakukan, yaitu alarm menempel selamanya pada benda yang dilindungi dan alarm diletakkan di atas benda yang dilindungi. Jika alarm direkatkan pada benda, maka gerakan yang dialami benda akan dirasakan juga oleh sensor sehingga algoritma bouncing ini akan dapat dipergunakan untuk membedakan antara false alarm dengan ada pencurian pada benda tersebut. Sedangkan untuk alarm yang diletakkan di atas benda yang dilindungi, tidak bisa dengan mudah menggunakan algoritma bouncing untuk membedakan false alarm dengan pencurian. Sebab jika pencuri memindahkan alarm ke tempat lain atau membuangnya, system harus dapat mendeteksinya. 7. Kesimpulan Sensor accelerometer dapat dipergunakan sebagai bagian utama dalam alarm pencuri karena mendeteksi ada tidaknya percepatan dialami oleh benda yang dilindungi. Hal ini dapat dilakukan jika alarm itu direkatkan pada benda dan tidak dapat dilepaskan dengan mudah. Cara lain adalah dengan meletakkan system ini di atas benda yang dilindungi.
Dari hasil pengukuran sinyal yang telah dilakukan, didapati bahwa sensor ini memiliki peluang untuk menghasilkan false alarm kalau tidak ditangani dengan baik. Berbagai algortitma bouncing pada switch dapat dipergunakan untuk mengatasi hal ini. Penggunaan tools seperti LabView akan sangat membantu proses instrumentasi berbagai macam system. Karena pengguna tidak dibebani dengan berbagai macam rangkaian elektronika yang sering kali menjadi kendala dalam pengukuran. Saat ini sudah tersedia banyak tools yang membantu proses instrumentasi elektronika. Daftar Pustaka [1] _______.
Build
an
Accelerometer.
Source:
[http://library.thinkquest.org/2745/data/meter.htm] [2] Analog Devices, Inc., ADXL105: Single Axis Accelerometer With Analog Input. [3] National
Instruments.
LabView
–
The
Software
That
Powers
Virtual
Instrumentation. Source: [http://www.ni.com/labview/] [4] H. Ferdinando, Wouter Spareboom, Hardian Suprapto, Bas Goudrian. Theft Alarm Ssytem. Measurement and Instrumentation Group. University of Twente. 2003.
