SKRIPSI
Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATmega328
Disusun Oleh: Akmal Zaelani 065110263
PROGRAM STUDI ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PAKUAN BOGOR 2014
SKRIPSI Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATmega328
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer Jurusan Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh : Akmal Zaelani 065110263
Program Studi Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Bogor 2014
LEMBAR PENGESAHAN JUDUL : Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATMega328 NAMA NPM
: Akmal Zaelani : 065110263
Mengesahkan, Pembimbing II
Pembimbing I
(Tjut Awaliah Z,M.Kom)
(Prof.Dr.-Ing. Soewarto Hardhienata)
Mengetahui, Ketua Program Studi Ilmu Komputer FMIPA - UNPAK
Dekan FMIPA - UNPAK
(Prihastuti harsani,M.Si)
(Dr. Prasetyorini, MS)
i
KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT, Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Illahi Robbi, karena skripsi ini dapat diselesaikan. Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan pada Jurusan Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), Universitas Pakuan Bogor. Dalam penyusunan skripsi ini berjudul: Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Pengambilan Judul ini karena penulis melihat kebutuhan keamanan dan interaksi yang penting bagi setiap orang. Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Prihastuti Harsani, M.Si, Selaku Ketua Jurusan Ilmu Komputer Fakultas MIPA Universitas Pakuan Bogor. 2. Prof.Dr.-Ing. Soewarto Hardhienata, Selaku Pembimbing I. 3. Tjut Awaliah Z,M.Kom, Selaku Pembimbing II. 4. Staff-staff pengajar di program studi ilmu komputer. 5. Kepada orang tua, khususnya Ibu dan keluarga yang selalu mendukung dalam segala hal. 6. Tita Alista, Amd.Keb, Iman Maulana, Agam Firdaus Filosofi, Resdianto Affandi, serta teman seperjuangan angkatan 2010 dan semua pihak yang telah membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam proses penyusunan hasil penelitian ini. Sebagai manusia biasa yang serba terbatas, penulis merasakan skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu segala kritik dan saran yang bersifat konstruktif demi penyempurnaan penulisan skripsi ini sangat diharapkan.
Bogor,
November 2014
Penulis.
ii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa : Sejauh yang saya ketahui, karya tulis ini bukan merupakan karya tulis yang pernah dipublikasikan atau sudah pernah dipakai untuk mendapatkan gelar Sarjana di informasinya dicantumkan dengan cara referensi yang semestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kelak dikemudian hari terdapat gugatan, Penulis bersedia dikenakan sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Bogor,
November 2014
(Akmal Zaelani)
iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Akmal Zaelani panggilan Zae, lahir di Bogor pada tanggal 20 Oktober 1991, lahir dari pasangan H.Abdul Rochim (alm) dan Hj.Icih Nurhayati Penulis anak ketiga dari tiga bersaudara, penulis sekarang bertempat tinggal di Jln. Jembatan Hitam, No 12 RT 002/013 Kp.Cijujung, Desa Cijujung Kecamatan Sukaraja Kabupaten Bogor. Pada tahun 2004 penulis lulus Sekolah Madrasah Ibtidaiyah Al-Arqom, dan Penulis melanjutkan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Cigudeg, Pada tahun 2007 lulus dari SMPN 1 Cigudeg, lalu pada tahun 2010 Penulis lulus Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Cigudeg dengan mengambil jurusan Ilmu Pengetahuan Sosial. Setelah itu Penulis melanjutkan pendidikan ke Universitas Pakuan Bogor pada tahun 2010 dengan mengambil jurusan Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis juga pernah melakukan Praktek lapang pada bidang sistem informasi di Dewan Perwakilan Rakyat Daerah Kota Bogor selama 3 bulan, dan saat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini, penulis masih terdaftar sebagai mahasiswa S1 Ilmu Komputer Universitas Pakuan Bogor.
iv
RINGKASAN Sistem interaksi ini merupakan pengiriman data atau sinyal frekuensi, yaitu frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Jika diperhatikan suara dari tiap benda akan menghasilkan suara yang berbeda hal ini dapat kita ukur dengan menggunakan osiloskp. Oleh karena itu, saya mencoba untuk merancang suatu alat yang dapat diaplikasikan atau digunakan pemilik rumah untuk berinteraksi dengan gerbang tersebut baik dari jarak jauh maupun dari jarak dekat. Otomatis adalah penerapan dari proses dengan cara otomatis dan perubahan prosedur, proses atau peralatan menjadi otomatis tanpa pengawasan dari manusia.(Zainuddin R.A,2013) Remote adalah salah satu cara interaksi dari sebuah benda terhadap alat, Remote yang sering di gunakan dalam keseharian adalah Remote tv, ac, dan banyak lagi, salah satu contoh Remote yang sering digunakan adalah Remote dengan frekuensi radio
v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN ................................................................ i PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS ................................. ii RIWAYAT HIDUP ............................................................................ iii RINGKASAN ..................................................................................... iv KATA PENGANTAR ........................................................................ v DAFTAR ISI ...................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .......................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1.2 Tujuan............................................................................................ 1.3 Ruang Lingkup .............................................................................. 1.4 Mamfaat......................................................................................... BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................ 2.1.1 Otomatis ..................................................................................... 2.1.2 Mikrokontroler ............................................................................ 2.1.3 Arduino Uno ............................................................................... 2.1.4 Sensor ......................................................................................... 2.1.4.1 Remote RF link 433Mhz ........................................................... 2.1.4.2 Transmitter (Pemancar) ............................................................ 2.1.4.3 Receiver (Penerima) ................................................................. 2.1.5 Motor DC.................................................................................... 2.1.5.1 Bagian Stator............................................................................ 2.1.5.2 Bagian Rotor ............................................................................ 2.1.6 Cara Kerja Motor DC .................................................................. 2.1.7 Penelitian Terdahulu ................................................................... BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian .......................................................................... 3.1.1 Perancangan Proyek (Project Planning) ...................................... 3.1.2 Penelitian (Research) .................................................................. 3.1.3 Pengetesan Komponen (Part Testing).......................................... 3.1.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanincal Desaign) ......................... 3.1.5 Desain Sistem Listrik (Electric Desaign) ..................................... 3.1.6 Desain Software (Software Desaign) ........................................... 3.1.7 Tes Fungsional(functional Test) .................................................. 3.1.8 Integritas atau Perakitan (Integrition) .......................................... 3.1.9 Tes Fungsional Keseluruhan Sistem (Overall Testing)................. 3.1.10 Optimasi Sistem (Optimization)................................................. 3.2 Flowchart Sistem ........................................................................... BAB IV PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 4.1 Perancangan Proyek (Project Planning) .........................................
vi
4.1.1 Analisis Kebutuhan Hardware .................................................... 4.1.2 Analisis Kebutuhan Software....................................................... 4.1.3 Alat Pendukung ........................................................................... 4.2 Penelitian (Reseacrh) ..................................................................... 4.2.1 Gambaran Umum Sistem ............................................................ 4.2.2 Prinsip Kerja Sistem .................................................................... 4.3 Pengetesan Komponen ................................................................... 4.3.1 Pengetesan Menggunakan Program ............................................. 4.3.2 Pengetesan Menggunakan Multimeter ......................................... 4.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design) ................................ 4.4.1 Perancangan Hardware (Alat) ..................................................... 4.4.2 Perancangan Skematik Rangkaian ............................................... 4.5 Desain Sistem Elektronik (Electric Desagn) ................................... 4.6 Desain Software (Software Design) ................................................ 4.7 Tes Fungsional ............................................................................... 4.8 Perakitan ........................................................................................ 4.9 Material Collecting ........................................................................ 4.9.1 Material Collecting Hardware .................................................... 4.9.2 Material Collecting Software....................................................... 4.10 Tahapan Implementasi (Assemling) .............................................. 4.10.1 Assemling hardware .................................................................. 4.10.2 Assemling Software ................................................................... BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Penelitian .............................................................................. 5.1.1 Bentuk Proyek ............................................................................. 5.1.2 Gerakan Proyek ........................................................................... 5.1.3 Respon Proyek ............................................................................ 5.2 Pembahasan Sistem ........................................................................ 5.3 Tes Fungsional Keseluruhan Sistem (Overall Testing) ................... 5.3.1 Pengujian Hardware ................................................................... 5.3.2 Pengujian Software...................................................................... 5.3.3 Pengujian Perintah (Command) ................................................... 5.3.4 Pengujian Deteksi Objek ............................................................. 5.4 Validasi Sistem .............................................................................. 5.5 Optimasi ........................................................................................ BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan .................................................................................... 6.2 Saran.............................................................................................. DAFTAR PUSTAKA
vii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Arduino UNO ...................................................................... Gambar 2 Remote ................................................................................ Gambar 3 Transmitter (kiri) dan Receiver (kanan) ............................... Gambar 4 Kontruksi Motor DC ............................................................ Gambar 5 Stator ................................................................................... Gambar 6 Rotor ................................................................................... Gamabr 7 Metodelogi Hardware Programing ....................................... Gambar 8 Diagram Blok Sistem ........................................................... Gambar 9 Flowchart Sistem ................................................................. Gambar 10 Kinerja rangkaian .............................................................. Gambar 11 Gambaran Umum Sistem ................................................... Gambar 12 Diagram Blok Sistem ......................................................... Gambar 13 Sistem minimum ATMega 328 .......................................... Gambar 14 Rangkaian Motor DC ......................................................... Gambar 15 Rangkaian Minimum Remote Kontrol ................................ Gambar 16 Flowchart Program Utama ................................................. Gambar 17 Flowchart Remote.............................................................. Gambar 18 Flowchart Tombol Darurat ................................................ Gambar 19 Bentuk Proyek ................................................................... Gambar 20 Gerakan projek .................................................................. Gambar 21 Pengujian Minimum ATMega............................................ Gambar 22 Remote............................................................................... Gambar 23 Gerak Motor ...................................................................... Gambar 24 Pengujian Program ............................................................ Gambar 25 pengujian simulasi program commad .................................
viii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Penelitian ................................................................................ Tabel 2 Pengujian Jarak ....................................................................... Tabel 3 Validasi jarak .......................................................................... Tabel 4 Validasi Posisi antena .............................................................. Tabel 5 Optimasi Jarak ........................................................................ Table 6 Optimasi antena.......................................................................
ix
sinyal frekuensi, yaitu frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Jika diperhatikan suara dari tiap benda akan menghasilkan suara yang berbeda hal ini dapat kita ukur dengan menggunakan osiloskp. Oleh karena itu, saya mencoba untuk merancang suatu alat yang dapat diaplikasikan atau digunakan pemilik rumah untuk berinteraksi dengan gerbang tersebut baik dari jarak jauh maupun dari jarak dekat. Alat ini dapat digunakan secara manual dengan cara menekan tombol pada Remote oleh karena itu, penelitian ini mengambil judul Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATmega328P, untuk memecahkan masalah interaktif antara manusia dengan benda. 1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah membuat Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler ATmega328P. 1.3 Ruang Lingkup Laporan penelitian ini hanya dibatasi pada pengendalian buka dan tutup pintu gerbang, menggunakan mikrokontroler ATmega 328p dan arduino 0022 sebagai pemrogramannya. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini diantaranya sebagai berikut, untuk mempermudah pemilik rumah atau toko atau kantor dalam membuka atau menutup pintu gerbang, membuat suatu sistem keamanan otomatis untuk tanggap keamanan di rumah atau toko atau kantor dengan Remote, dan untuk memahami penggunaan mikrokontroler ATmega328 sebagai kontrol kendali.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Suatu sistem pengamanan adalah hal yang sangat didambakan oleh setiap orang, baik di rumah atau di kantor. Berbagai bentuk cara yang dilakukan orang untuk mengamankan rumah atau kantor. Seperti membuat sesuatu tembok untuk memagari rumah atau kantor tersebut dengan menggunakan beton atau besi. Tentunya sebagai jalan masuk atau keluar diperlukan suatu gerbang. Gerbang tersebut bisaanya dijaga oleh seorang petugas seperti halnya satpam. Permasalahannya adalah mungkinkah satpam tadi tetap berada di dekat gerbang tersebut kapanpun kita butuhkan? Tentu suatu hal yang belum pasti. Saat kita sampai menunggu untuk waktu yang begitu lama hingga gerbang di buka adalah hal yang membosankan. Masalah lain yang timbul yaitu ketika hari sedang hujan dan kita harus turun dari kendaraan untuk membuka gerbang. Dari penjelasan dapat disimpulkan bahwa interaksi antara pemilik rumah dengan gerbang ternyata sangatlah penting. Interaksi merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting karena dengan berinteraksi manusia dapat saling berkomunikasi dan bertukar informasi satu dengan lainnya. Salah satu interaksi adalah dengan saling bertemu ataupun bersentuhan. Begitupun dengan sebuah alat, alat akan saling berinterkasi satu dengan yang lain apabila alat yang satu bertemu dengan alat yang lain dengan adanya pembatasan komunikasi alat tersebut. Seperti halnya suara ataupun sinyal. Sistem interaksi ini merupakan pengiriman data atau
1
TTL dan CMOS dapat direduksi atau diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, Remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka, sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas, rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi, pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka 2.1.1 Otomatis Adalah penerapan dari proses dengan cara otomatis dan perubahan prosedur, proses atau peralatan menjadi otomatis tanpa pengawasan dari manusia.(Zainuddin R.A,2013) 2.1.2 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika anda sudah bisa melakukan hal itu anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika anda sudah mahir membaca dan menulis data maka anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan anda. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponenkomponen pendukung seperti IC 2
ketika kita memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial. Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16. Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami mikrokontrol Berikut ini adalah konfigurasi dari arduino duemilanove 328 : Mikronkontroler ATmega328 Beroperasi pada tegangan 5V Tegangan input (rekomendasi) 7 - 12V Batas tegangan input 6 - 20V
2.1.3 Arduino Uno Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.
Gambar 2Arduino UNO Arduino adalah merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler yang bersifat open source. Didalam rangkaian board arduino terdapat mikrokontroler AVR seri ATMega 328 yang merupakan produk dari Atmel. Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika kita memprogram mikrokontroler didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program 3
Pin digital input/output 14 (6 mendukung output PWM) Pin analog input 6 Arus pin per input/output 40 mA Arus untuk pin 3.3V adalah 50 mA Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang mana 2 KB digunakan oleh bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1KB (ATmega328) Kecepatan clock 16 MHz 1. Power Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power supply. Powernya diselek secara otomatis. Power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan ada pada 7 sampai 12 volt. Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut : 2. Vin Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (seperti yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan). Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini. 3. 5V Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan komponen
lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya. 4. 3V3 Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maximumnya adalah 50mA 5. Pin Ground berfungsi sebagai jalur ground pada arduino 6. Memori ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM. 7. Input dan Output Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input atau output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50 KOhms. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut : a. Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB FTDI ke TTL chip serial. b. Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. c. PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite(). d. SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini
4
mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino. e. LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati. 2.1.4 Sensor merupakan alat yang dapat mengubah atau mengkonversi suatu besaran fisis ( seperti temperature, kelembaban, dan lainnya ) menjadi besaran listrik berupa hambatan, arus ataupun tegangan listrik. dapat berupa material murni, konstruksi mekanik, ataupun sifat alami bahan (Mayditia,2006) 2.1.4.1 Remote RF link 433Mhz Remote adalah salah satu cara interaksi dari sebuah benda terhadap alat, Remote yang sering di gunakan dalam keseharian adalah Remote tv, ac, dan banyak lagi, salah satu contoh Remote yang sering digunakan adalah Remote dengan frekuensi radio dapat dilihat pada gambar 2
gelombang pembawa (carier), yang kedua adalah gelombang pembawa.
Gambar 4 Transmitter (kiri) dan Receiver (kanan) 2.1.4.3 Receiver (Penerima) Penerima adalah sebuah rangkaian yang dapat menerima gelombang yang memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi yang dimilikinya. Penerima ini digunakan untuk menerima gelombang yang dipancarkan oleh Transmitter atau pemancar.(Baskara Putra,2013) 2.1.5 Motor DC
Gambar 5 kontruksi motor dc (arus searah) Keterangan Gambar diatas : 1. Badan Mesin (Body) Body berfungsi untuk melindungi bagian yang bergerak dan untuk meletakkan bantalan. 2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet Inti jangkar berfungsi untuk melakukan fluksi medan. Belitan jangkar berfungsi untuk membangkitkan fluksi jangkar yang bersama – sama dengan fluksi utama akan menimbulkan kopel. 3. Sikat Arang Berfungsi menghubungkan belitan medan dan belitan jangkar.
Gambar 3 Remote 2.1.4.2 Transmitter (Pemancar) Pemancar adalah sebuah alat yg dapat memancarkan sinyal atau gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertentu. Dalam suatu pemancar terdapat dua buah sinyal atau gelombang yang berbeda. Gelombang yang pertama adalah
5
4. Komutator Komutator berfungsi untuk merubah polaritas arus belitan jangkar. 5. Jangkar Berfungsi agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar GGL induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar. 6. Belitan jangkar Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah. Pada generator arus searah belitan jangkar merupakan tempat terjadinya GGL, sedangkan pada motor arus searah berfungsi untuk tempat timbulnya torque 2.1.5.1 Bagian Stator Pada Motor DC, Kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu merupakan stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkar merupakan rotor (bagian yang berputar). Pada gambar 5 stator merupakan bagian yang tinggal tetap (tidakbergerak) yang terdiri dari rumah dengan kutub magnet.
Gambar 7 rotor 2.1.6 Cara kerja Motor DC (Arus Searah) Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari suatu sistem ke sistem yang lain, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi lain. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi juga sekaligus proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah. (Zuhal, 1991). Motor DC mempunyai rotor (bagian yang bergerak) magnet permanen,dan stator (bagian mantap) yang berupa koil atau gulungan kawat tembaga, dimana setiap ujungnya tersambung dengan komutator. Komutator ini dihubungkan dengan kutub positif (+) dan kutup negatif (-) dari catu daya melalui sikat-sikat. Apabila komutator ini dihubungkan dengan suatu sumber tegangan contohnya baterai maka arus listrik dari kutub positif akan masuk melalui komutator, kemudian berjalan mengikuti gulungan kawat
Gambar 6 stator 2.1.5.2 Bagian Rotor Rotor adalahbagian penggerak yang terdiridari silinder dibuat dari plat - plat yang dipejalkan yang diberisaluran sebagai tempat kumparan yang bisaa disebutangker/jangkat. Pada angker terpasang kolektor/komutator yangterdiri dari sigmen–sigmen yang berhubungan dengan gulungan angker. 6
sebelumnya, akhirnya masuk ke kutub negatif dari baterai. Mengalirnya arus pada kumparan menyebabkan terbangkitnya medan elektromagnetik pada kumparan sehingga terjadi gaya tolak menolak antara magnet permanen pada motor dengan medan magnet pada kumparan motor sehingga motor berputar. Karena putaran motor, arus listrik didalam kawat akan berjalan bolak-balik, karena jalannya sesuai dengan medan magnet, maka rotor akan selalu berputar terus menerus
selama arus listrik tetap mengalir di dalam kawat. 2.1.7 Peneliti Terdahulu Pada penelitian yang dilakukan ini mengacu pada beberapa referensi literature sebelumnya yang berkaitan dengan judul yang diajukan, “Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATmega328PU”, sebagai bahan referensi untuk pengembangan dan solusi terbaik serta penyempurnaan untuk membuat model yang berbeda dapat dilihat pada tabel 1.
7
Tabel 1 Penelitian Terdahulu No
Nama peneliti terdahulu
1
J.Anderson Tampubolon
2
Bintoro Wahyu Utomo
3
Akmal zaelani
Mikrokontroler
Ic at 89s825 2 v
Ic atmega 8535
Remote
Ic atmega 328
ponsel
Remote kontrol
v
v
v
Tombol tambahan
Output
manual
Seven segment
v
v
v
v
v
Motor penggerak
Lampu indikator
v
dc
v
v
Telah dirancang sebuah simulasi alat pengaman gerbang dengan menggunakan password dari handphone yang berbasis IC Mikrokontroler AT89S8252. Dekoder DTMF digunakan untuk mengubah sinyal DTMF dari handphone dalam bentuk kode v
v
8
stepper
Keterangan
v
Melihat kemungkinan dan kenyataan yang ada maka diciptakanlah suatu alat yang dapat digunakan untuk menggantikan kegiatan manusia untuk membuka dan menutup pintu dari jarak jauh. pintu otomatis dengan menggunakan remote control sebagai pengendalian Interaksi merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting karena dengan berinteraksi manusia dapat saling berkomunikasi dan bertukar informasi satu dengan lainnya. Salah satu interaksi adalah dengan saling bertemu ataupun bersentuhan. Begitupun dengan sebuah alat, alat akan saling berinterkasi satu dengan yang lain apabila alat yang satu bertemu dengan alat yang lain dengan adanya pembatasan komunikasi alat tersebut.
Setelah perencaan telah matang, dilanjutkan dengan tahapan penelitian, penelitian awal dari aplikasi atau proyek yang akan dibuat, mulai dari pemilihan dan pengetesan komponen yang dibutuhkan, dan kemungkinan rancangan awal dan akhir dari “Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis dengan menggunakan remote berbasis mikrokontroller” 3.1.3 Pengetesan Komponen (Part Testing) Pada tahap ini dilakukan pengetesan alat-alat terhadap fungsi kerja komponen berdasarkan kebutuhan dari proyek yang dibuat, pengetesan alat antara lain : 1. Mikrokontroler ATMega 328 2. Motor DC 3. Modul Downloader 4. RF link kit 433Mhz 5. Capasitor, Crystal, Resistor dan konduktor 3.1.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanincal Desaign) Tahapan ini sangatlah penting bagi perancangan perangkat keras karena harus dipertimbangkan dengan teliti, desain system mekanik ini mencakup antara lain : 1. Bentuk dan ukuran Printed Circuit Board (PCB) 2. Ketahanan dan fleksibilitas terhadap lingkungan 3. Penempatan modul-modul elektronik 4. Pengetesan sistem mekanik yang telah di rancang 5. Bentuk desain untuk pintu gerbang 3.1.5 Desain Sistem Listrik (Electric Desaign) Dalam desain sistem listrik dan mekanis terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain: 1. Sumber catu daya 2. Kontroler yang akan digunakan
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian Metode yang digunakan pada pembuatan gerbang otomatis, ini adalah dengan menggunakan arduino alpha untuk pemogramannya, dan menggunakan bahasa assembly. Adapun siklus hidup dan pengembangannya, atau bisaa disebut motodelogi hardware programming seperti gambar 7. Project planning
Mechanical design
research
Parts testing
Electrical design
Software design
Fungtional test
integration
Overall testing
no success
yes
optimization
Gambar 8 Motodelogi hardware programming 3.1.1 Perencanaan Proyek (Project Planning) Pada tahap ini dilakukan penentuan topik proyek, menentukan tujuan dan kendala proyek serta kebutuhan akan alat-alat atau komponen yang digunakan untuk membuat proyek, dan berapa besar anggaran yang harus dikeluarkan untuk menyelesaikan proyek tersebut dan kemungkinan penerapan dari proyek yang akan dirancang. 3.1.2 Penelitian ( Research )
9
3. Desain driver untuk pendukung aplikasi Berikut rancangan diagram blok rangkaian yang meliputi sebuah modul mikrokontroler, motor DC dan LED sebagai output pemberitahuannya, seperti yang ditunjukan pada gambar 8.
Remote
3.1.8 Integritas atau Perakitan (Integrition) Modul listrik yang telah diintegritasi dengan Software di dalam kontrollernya, diintegritasi dalam struktur mekanik yang telah dirancang. Lalu dilakukan tes fungsional keseluruhan sistem. 3.1.9 Tes Fungsional Keseluruhan Sistem ( Overall Testing ) Pada tahapan ini dilakukan pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem baik itu Software ataupun hardware, dapat berfungsing dengan baik sesuai dengan konsep atau tidak, apabila ada sistem yang tidak berfungsi dengan baik, maka harus dilakukan proses perakitan ulang pada setiap desain sistemnya. 3.1.10 Optimasi Sistem (Optimization) Optimasi dilakukan untuk meningkatkan performa dari proyek yang dirancang, pengoptimalan ditekankan pada desain mekanik agar pengguna bisa lebih maksimal dalam menggunakannya. 3.2 Flowchart Sistem Dalam sebuah sistem, terdapat sebuah alur sistem tersebut, adapun alur sistem yang akan di buat dapat dilihat pada gambar 9.
Lampu LED Mikrokontroler Atmega 328
Tombol
Motor DC
Gambar 9 Diagram Blok Sistem 3.1.6 Desain Software (Software Desaign) Perangkat keras pada umumnya membutuhkan perancangan perangkat lunak antara lain, Software untuk sistem kontrol alat (proyek) yang melliputi desain sistem yang akan berjalan dan digunakan, yang terdiri dari coding program (coding , motor dc dan visual basic), pada proses ini pula digambarkan diagram alir dari rancangan Software, serta desain Software interface pada komputer PC untuk menghasilkan bentuk yang ideal dari hardware gerbang yang dibuat. 3.1.7 Tes Fungsional ( Functional Test ) Tes fungsional dilakukan integritas sistem listrik dan Software yang telah didesain. Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk mengontrol desain listrik dan mengeliminasi error (Bug) dari Software tersebut.
Mulai
Inisiasi sinyal transmitter, keypad
Cek receiver, Cek keypad
Receiver = 1 Keypad = benar
Ya
Motor DC aktif
Ya
Lampu LED aktif
Ya
Tidak
Pintu gerbang tertutup, dan lampu LED berwarna merah
Pintu gerbang terbuka dan Lampu LED berwarna hijau
Selesai
Gambar 10 Flowchart sistem 10
Remote kontrol yang digunakan bersinyal yang sama antara pemacar dan penerimanya dan mempunyai jarak yang cukup jauh karena hal ini penting untuk pengendalian pintu gerbang agar pengguna tidak perlu berinteraksi langsung dengan gerbang melainkan dengan menggunakan remote kontrol, dengan spesifikasi sebagai berikut, frekuensi sebesar 433Mhz, Modulasi ASK, keluaran data penerima : tinggi - 1/2 Vcc, rendah 0.7v, Tegangan masukkan transmisi : 3-12V (semakin tegangan masukannya tinggi maka kekuatan transmisi juga lebih baik, Tegangan masukkan penerima : 3.3-6V (semakin tegangan masukannya tinggi maka kekuatan penerimaan juga semakin baik) dan dengan harga dibawah seratus ribu rupiah untuk transmitter dan receivernya. 4. Pemilihan rangkaian Rangkaian yang digunakan berupa kayu untuk gerbang, dan cover dimana komponen elektronika dan mikrokontroler di integrasikan didalamnya. Bentuk kinerja ditunjukan pada gambar 10.
BAB IV PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 4.1 Perancangan Proyek ( Project Planning ) Tahapan perancangan ini merupakan proses awal dari penelitian dengan judul ”Prototipe Pengendali Pintu Gerbang Otomatis menggunakan Remote Berbasis Mikrokontroler” dalam menentukan konsep dan kebutuhan untuk membangun sistem berdasarkan metode penelitian yang digunakan, mulai dari perencanaan proyek penelitian sampai dengan integrasi sistem. 4.1.1 Analisis Kebutuhan Hardware 1. Pemilihan mikrokontroler Mikrokontroler yang digunakan pada sistem ini adalah mikrokontroler ATMega 328, dengan kelebihan yang dimilikinya mampu menampung banyak port, dan jumlah memori yang dimiliki ATmega328 adalah 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM, kemudahan dalam penguploadan program kedalam mikrokontroler, sehingga menjadi pilihan yang cukup tepat dalam membangun sistem ini. 2. Pemilihan motor penggerak Pembuatan proyek prototype pengendalian gerbang ini memerlukan penggerak dan motor dc dipilih karena mempunyai kelebihan seperti berapa besar inputan voltase yang di terima oleh motor dc maka semakin besar beban yang dapat digerakan oleh motor dc itu sendiri. 3. Pemilihan remote kontrol
Pengiriman frekuensi radio
Inputan listrik
Frekuensi radio diterima oleh antena
Frekuensi radio diproses di mikrokontroler
Perintah menggerakan gerbang menggunakan gear
Gambar 11 kinerja rangkaian 4.1.2 Analisis Kebutuhan Software 1. Arduino IDE 11
Arduino IDE merupakan bahasa pemrograman yang dipakai dalam sistem ini yang tergolong dalam bahasa tingkat tinggi. Bahasa BASIC adalah salah satu bahasa yang dipakai dalam pemrograman mikrokontroler selain bahasa C dan Assembly. 4.1.3 Alat Pendukung 1. Solder Alat ini digunakan untuk memanaskan timah parti untuk menyambungkan komponenkomponen elektronik yang terdapat di dalam sistem, sehingga sesuai dengan jalur skematik yang sudah dibuat sebelumnya. 2. Bor Bor digunakan untuk melubangi PCB atau rangka agar menjadi lebih kokoh. 3. Obeng Terdiri dari dua mata obeng minus dan plus yang digunakan untuk mengencangkan rangka serta mengecangkan kabel yang tersambung dengan board PCB. 4. Multimeter Multimeter digunakan untuk melakukan pengecekan tenggangan jika terjadi troubleshotiing pada PCB atau pun pada komponen pendukung lain. 4.2 Penelitian ( Reseacrh ) Setelah perencanaan sistem telah siap, dilanjutkan dengan penelitian awal dari sistem yang akan dibuat. Pada tahap penelitian dilakukan perancangan awal rangkaian mekanik serta komponen dari Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote untuk memastikan bahwa semua komponen dapat berjalan dengan optimal. 4.2.1 Gambaran Umum Sistem Gambaran umum sistem ini adalah terdiri dari 3 aspek yaitu input
berupa Sinyal frekuensi Remote, dan tombol, lalu diproses pada mikrokontroler 328 serta output bergeraknya roda atau gerbang. Gambaran umum sistem terdapat pada gambar 11.
Input
Sinyal remote kontrol, dan tombol
Proses
milrokontroler
Output
Gerbang terbuka/ tertutup dan LED menyala
Gambar 12 Gambaran Umum Sistem 4.2.2 Prinsip Kerja Sistem Pengendali pintu gerbang ini mempunyai prinsip kerja dengan memberi tegangan 9V/1200MA kemudian LED menyala dan modul IC ATMega328 akan dalam keadaan High (nyala). Remote receiver akan memberikan sinyal yang akan diterima oleh Transmitter, dan diproses, akan ada perintah untuk menjalankan motor dc, kemudian gerbang akan bergerak terbuka atau tertutup, adapun cara lainnya adalah dengan menekan tombol manual yang terdapat di dekat komponen mekanismenya. 4.3 Pengetesan Komponen ( Part Testing ) Pada tahap ini dilakukan pengetesan komponen-komponen yang digunakan untuk mengetahui berfungsi atau tidak dari komponen yang digunakan. Pengetesan komponen dilakukan dengan menggunakan program dan alat bantu lainnya. 4.3.1 Pengetesan Menggunakan Program
12
Pengetesan pada modul mikrokontroler ATMega 328 dilakukan dengan rangkaian skematik sistem minimum mikrokontroler, kemudian dilakukan proses pembacaan dan penulisan program pada mikrokontroler dengan kabel serial yang berfungsi sebagai modul downloader. #include
#define tombol 2 RCSwitch qrf = RCSwitch(); boolean state,mark; void setup() { qrf.enableTransmit(3); pinMode (tombol,INPUT_PULLUP); pinMode (13,OUTPUT); } void loop() { state = digitalRead(tombol); if(state!=mark) { mark=state; if(!mark) { digitalWrite(13, HIGH); qrf.send(33,8); delay(1000); digitalWrite(13, LOW); } } delay (100);
dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain antara lain : 1. Bentuk dan ukuran rangka dibuat seminimal mungkin untuk menghasilkan sistem yang effisien dalam pengerjaan dan penggunaan. 2. Rangkaian sistem dibuat seminimal mungkin untuk menghasilkan sistem yang lebih efektif dalam penggunaan jumper untuk menghindari kesalahan. 3. Masa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin untuk mempermudah pengorpasian, serta untuk menghasilkan sistem yang handal disegala medan. 4. Penempatan modul dan komponen elektronik dibuat seminimal mungkin untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal. 4.4.1 Perancangan Hardware (Alat) Perancangan hardware secara umum digambarkan pada blok diagram seperti terlihat pada gambar 12. Remote pengirim sinyal
Penerima sinyal remote
Mikrokontroler atmega 328
Bootloader & Library
Blok rangkaian Motor DC Driver motor
Motor DC
4.3.2 Pengetesan Menggunakan Multimeter 1. Resistor dan transistor 2. Modul ATMega 328 3. Driver IR 4. Catu daya 5. Motor DC 4.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design ) Perancangan sistem perangkat keras, desain sistem merupakan hal penting yang harus
Gambar 13 Diagram Blok Sistem 4.4.2 Perancangan Skematik Rangkaian Perancangan rangkaian melihat rangkaian yang sudah ada dengan sistem minimum masingmasing, perancangan rangkaian ada 3 tahanapan, adapun rangkaian
13
schematic dari masing-masing rangkaian tersebut : 1. Sistem minimum ATMega 328 Rangkaian ini berfungsi sebagai pengendali/otak dari keseluruhan sistem yang dibuat, atau dapat disebut sebagai CPU board. Board ini dilengkapi dengan port komunikasi serial untuk USB, port ADC yang digunakan untuk sensor dan port lainnya untuk driver motor dan LED serta komponen lainnya. Bentuk sistem minimum ATMega 328 terdapat pada gambar 13.
gerbang. Rangkaian ini menggunakan rf link kit 433mhz sebagai receiver remote dan atmega 328 untuk penyimpanan datanya. Berikut rangkaian remote terdapat pada gambar 15.
Gambar 16 Rangkaian Minimum Remote Kontrol 4.
Rangkaian Keseluruhan Pada rangkaian keseluruhan control desktop ini memiliki fungsi dan cara kerja sebagai berikut : 1. Blok modul ATMega 328 berfungsi sebagai control / otak dari sistem yang dibuat untuk memproses semua inputan yang masuk, apakah sesuai dengan command yang terdapat di coding. 2. Tombol yang terdapat di gerbang dapat berfungsi dengan baik 4.5 Desain Sistem Elektronik (Electric Design) Desain sistem listrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan dalam implementasi diantara lain : 1. Mikrokontroller yang digunakan, mikrokontroller akan digunakan dalam penelitian ini, menggunakan salah satu produk mikrokontroller atmel yaitu ATMega 328 yang memiliki 14 pin untuk input digital, 6 pin untuk input analog. 2. Driver Motor yang digunakan, desain Driver merupakan salah satu bagian dalam sistem yang berfungsi sebgai pengatur PWM dan
Gambar 14 Sistem minimum ATMega 328 2.
Driver Motor DC Rangkaian motor DC digunakan sebagai pengatur arah putaran motor DC. Rangkaian ini menggunakan L298 sebagai pengendalinya. Berikut rangkaian L298 terdapat pada gambar 14.
Gambar 15 Rangkaian Motor DC Remote Control Rangkaian remote control digunakan sebagai pengendali pintu 3.
14
direction/motor rotaion (arah putaran roda). 3. Desain sistem kontrol yang diterapkan menggunakan pemrograman bahasa basic untuk mengakusisi data analaog yang masuk terhadap rangkaian mikrokontroller. Modul mikrokontroller berfungsi sebagai pengakusisi data yang masuk berupa tengangan sekaligus memberikan output untuk menjalankan perintah. 4.6 Desain Software (Software Design ) Pembuatan perangkat lunak sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari desain Software yang digunakan. Flowchart program utama terdapat pada gambar 16.
3. Apakah ada sinyal? , jika ada maka baca sinyal remote 4. Apakah sesuai dengan command controller, jika sesuai maka 5. Motor penggerak bergerak dan pintu gerbang bergeser, jika tidak ada sinyal maka 6. Membaca perintah lain, jika ada perintah lain maka tekan tombol darurat 7. Tombol darurat ditekan maka motor penggerak bergerak dan pintu gerbang bergeser, 8. Selesai flowchart. mulai
Cek sinyal remote
Mulai
Ada sinyal Cek sinyal Ya
Apakah ada sinyal ?
Sesuai dengan perintah buka atau tutup
tidak
Tidak
Ya Baca sinyal remote
Motor DC bergerak dan gerbang bergeser
Baca perintah lain
Tidak
Selesai Apakah sesuai dengan command kontroller
Apakah ada perintah lain?
Ya
ya
Motor penggerak bergerak dan pintu gerbang bergeser
Tekan tombol darurat
Gambar 18 Flowchart Remote Tidak
Penjelasan flowchart remote : 1. Mulai 2. Cek sinyal remote, dilakukan berulang-ulang (Looping) 3. Apabila sinyal remote berbeda maka di tunda, jika sama maka 4. Sesuaikan dengan perintah membuka atau menutup 5. Motor DC bergerak dan gerbang bergeser 6. Selesai
Selesai
Gambar 17 Flowchart Program Utama Penjelasan flowchart program utama: 1. Mulai 2. Cek sinyal 15
pada prakitan yaitu material collecting dan assembling. 4.9 Material Mollecting Pada tahapan ini dilakukan pengumpulan alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan modul mikro berupa hardware yang meliputi mikrokontroler, yaitu dengan menggunakan IC ATMega 328 untuk inti mikrokontrollernya sendiri, komponen elektronika dan driver motor, menggunakan motor dc yang hanya berfungsi dengan arus searah saja, karena motor dc akan lebih kuat dibandingkan dengan motor ac, serta rangka gerbang yang terbuat dari kayu dan triplek agar memperingan kinerja dari alat yang telah dibuat. Dilakukan juga pengumpulan Software- Software penunjangnya. 4.9.1 Material Collecting Hardware Proses dimana pengumpulan komponen dasar yang digunakan untuk membangun sistem sepenuhnya diantaranya : 1. Modul ATMega 328 : sebuah mikrokontroller untuk menyimpan command yang akan berfungsi menerima dan mengirim sinyal dari remote dan menerimanya di dalam komponen rangka gerbang. 2. Driver motor dc : motor penggerak untuk menggerakan gerbang,dengan menggunakan inputan langsung dari adaptor. 3. RF link 433mhz : untuk pengiriman sinyal frekuensi dari remote ke komponen gerbang dan penerimaan sinyal frekuensi di gerbang untuk menjalankan command yang ada pada modul ATMega 328. 4. Komponen rangka gerbang : Terdiri dari mikrokontroller, driver motor yang akan menggerakan
mulai
Cek tombol darurat
Berfungsi
Ya
Sesuai dengan perintah buka atau tutup Tidak
Motor DC bergerak dan gerbang bergeser
Selesai
Gambar 18 Flowchart Tombol Darurat Penjelasan flowchart tombol : 1. Mulai 2. Cek tombol darurat, dilakukan berulang-ulang (Looping) 3. Tombol, jika sama maka 4. Sesuaikan dengan perintah membuka atau menutup 5. Motor DC bergerak dan gerbang bergeser 6. Selesai 4.7 Tes fungsional Tes fungsional dilakukan terhadap intregrasi Software yang telah didesain. Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk pengontrolan desain listrik dan mengeliminasi error dari Software tersebut. Bila sistem telah selesai maka dapat dilakukan proses perakitan. 4.8 Perakitan Pada proses ini dilakukan proses perakitan berdasarkan dari proses desain, baik desain mekanis, elektronik maupun desain Software. Terdapat dua tahap yang dilakukan
16
gerbang, antena yang berada di samping dekat dengan modul atmega 328. 4.9.2 Material Collecting Software Pada tahap ini dilakukan pengumpulan Software penunjang yang digunakan untuk mengimplementasikan pintu gerbang, Software tersebut meliputi arduino ide sebagai compiler listing program bahasa basic. 4.10 Tahap Implementasi (Assembling) Tahap assembling (pembuatan) merupakan proses dimana seluruh obyek dibuat, baik secara hardware (modul) serta secara Software yang merupakan compiler dari program dan simulasi yang dibuat sebelumnya. 4.10.1 Assembling Hardware Tahap assembling hardware dilakukan untuk memasangkan komponen – komponen yang digunakan dengan modul arduino, dengan cara ditempel dengan kabel, dan membentuk rangka gerbang yang akan digunakan untuk mendapatkan sistem yang optimal. 4.10.2 Assemling Software Untuk listing sistem Pengendali Pintu Gerbang Otomatis Menggunakan Remote digunakan Arduino IDE karena lebih banyak library untuk memasukan command pada ic atmega.
17
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Penelitian Pada tahap sebelumnya telah dijelaskan proses rancangan dan implementasi pengendali pintu gerbang otomatis menggunakan mikrokontroller ATMega328. Berikut ini merupakan hasil dari bentuk Prototipe proyek yang dibuat, besreta uraian pengujian dan optimasi yang dilakukan untuk menemukan hasil akhir yang sesuai dengan yang diinginkan. Meliputi pengujian hardware, Software, command alat, dan sensor yang digunakan dalam penelitian ini. 5.1.1 Bentuk Proyek Bentuk proyek yang dibuat, menggambarkan sistem dan komponen yang terintegritas untuk menunjang kinerja dan performa, sehingga dapat berjalan sesuai dengan rancangan. Bentuk proyek ditunjukan pada gambar 19.
Gambar 19 Bentuk Proyek 5.1.2 Gerakan proyek Gerakan merupakan kinerja sistem yang dijalankan, dengan mengukuti rule yang sudah ditetapkan didalam program. Pada proses ini gerbang akan bergerak dengan bantuan motor penggerak, dan berhenti dengan sendirinya karena telah diatur oleh program. Dapat di tunjukan pada gambar 20.
Gambar 20 gerakan projek dilakukan, atau menerima perintah tombol “buka”. Secara langsung akan mengirim sinyal hight/on terhadap mikrokontroler, yang akan memicu motor untuk berputar sehingga gerbang bergerak. 2. Respon command off (remote atau tombol) Respon mati (off) adalah terjadi ketika receiver yaitu remote control menerima sinyal yang kedua kali dilakukan, atau menerima perintah tombol “tutup”. Secara
5.1.3 Respon proyek Respon gerbang merupakan suatu tingkah lagu sistem ketika menerima perintah(input) yang meliputi perintah(command) remote dan tombol untuk membuka dan menutup gerbang. 1. Respon command on (remote atau tombol) Respon hidup (on) adalah ketika receiver yaitu remote control menerima sinyal yang pertama kali
18
langsung akan mengirim sinyal hight terhadap mikrokontroler,yang akan memicu motor untuk bergerak berputar menutup gerbang. 5.2 Pembahasan Sistem Pada tahap pembahasan sistem akan dijelaskan mengenai bagaimana sistem bekerja, mulai dari tahap awal pemberian catu daya hingga tahap eksekusi perintah. Pada tahap awal sistem diberikan daya ke modul mikrokontroler ATMega328, kemudian memberikan sinyal untuk user interface terhadap pengguna, selanjutnya sistem siap bekkerja untuk menerima inputan receiver, yaitu remote untuk mengeksekusi atau membatalkan perintah yang diberikan apabila tidak sesuai dengan command yang ada (gerbang buka/tutup) berupa remote control/tombol. 5.3 Tes fungsional keseluruhan sistem ( Overall Testing ) Overall testing merupakan tahap pengetesan sistem secara menyeluruh, untuk mengetahui apakah sudah dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan metode yang digunakan, dan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian yang dilakukan. Apabila ada kinerja sistem tidak sesuai, maka dilakukan perakitan ulang terhadap komponen yang digunakan. Tes fungsional melipti pengujian hardware, Software, perintah (command) dan pengjian deteksi sinyal. 5.3.1 Pengujian Hardware Pengujian hardware ini dilakukan untuk mengetahui adanya kerusakan atau tidak berfungsinya komponen – komponen dalam sistem, sehingga diharapkan dengan adanya pengujian ini akan meminimalisir bongkar pasang yang akan membuat komponen lain ikut terpengaruhi kinerjanya.
1. Pengujian Minimum ATMega 328 Pengujian minimum mikrokontroller ATMega328 dilakukan dengan memberikan tengangan 12V dengan indikator awal led akan menyala. Berikut pengujian ATMega328 ditunjukkan pada gambar 21.
Gambar 21 Pengujian Minimum ATMega 2. Pengujian Remote Pengujian Remote dilakukan dengan melakukan simulasi pengiriman sinyal, untuk mengetahui berfungsi dengan baik atau tidak. Berikut pengujian remote ditunjukan pada gambar 22.
Gambar 22 Remote 3. Pengujian Motor Penggerak Pengujian driver motor yang dilakukan adalah dengan memberikan tegangan terhadap inputan utama, selanjutnya dilakukan pengecekan jalur arus di setiap komponen, sampai dapat di pastikan bahwa tidak ada arus yang terputus dari board driver motor tersebut dengan menggunakan multimeter.
19
Berikut pengujian driver ditunjukkan pada gambar 23.
motor
atau sebaliknya. Berikut pengujian program ditunjukan pada gambar 24.
Gambar 23 Gerak Motor
Gambar 24 Pengujian Program
4. Pengujian Keseluruhan Rangkaian Pengujian keseluruhan rangkaian dilakukan setelah semua tahap yang diperlukan dalam pembuatan prototype pengendali gerbang otomatis ini, maka tahap selanjutnya yang dilakukan adalah pengecekan komponen yang digunakan untuk memastikan kinerja berjalan dengan baik. Agar mendapat hasil akhir yang sesuai, maka pengujian alat harus dilakukan dengan caara teliti serta hati-hati. Dengan dilakukannya pengujian ini, diharapkan akan mendapatkan sistem yang handal. 5.3.2 Pengujian Software Pengujian terhadap software dilakukan untuk mengetahui kemungkinan tidak berfungsinya beberapa menu bahkan lebih, sehingga dapat membuat waktu pembuatan (Assembling) akan terganggu, dengan memastikan tidak adanya kendala tersebut diharapkan dalam pembuatan software yang terkait aka lebih cepat, tepat dan efisien. 1. Pengujian Program Pengujian program dilakukan untuk mengetahui listing program yang dibuat sesuai atau tidak, termasuk mengetahui masih ada error
2. Pengujian Simulasi Pengujian simulasi dilakukan untuk memberikan gambaran cara kerja sistem dan sekaligus untuk mengetahui listing program yang dibuat berjalan dengan baik atau tidak, simulasi ini pun akan memberikan gambaran sistem secara akurat ketika di implementasikan nantinya terhadap mikrokontroler dan komponen lain. Berikut pengujian simulasi ditunjukkan pada gambar 25.
Gambar 25 pengujian simulasi program commad 5.3.3 Pengujian Perintah (Command) Pengujian Command yang meliputi receiver dan button adalah untuk mengetahui kinerja sistem pada saat dijalankan, dan mengetahui bagaimana sistem melakukan
20
tugasnya, berapa presentasi kesesuaian hasil akhir sistem dari rancangan awal, dan perbaikan apabila error yang ada menyimpang jauh dari rancangan. Pengujian dengan berbagai remote yang berbeda, untuk mengetahui titik optimal dan kesalahan yang mungkin akan ditemukan, sekaligus sebagai bahan analisa dari berbagai kemungkinan yang terjadi. 1. Pengujian Remote Dengan adanya pengujian remote diharapkan akan mendapat suatu hasil respon sistem pada saat di kirim sinyal menggunakan remote yang sudah terinisialisasi, dan remote yang baru yang belum di inisialisasikan di dalam program, untuk menemukan pengiriman sinyal yang berhasil atau gagal. Pengujian dilakukan dengan menggunakan satu remote. 2. Pengujian Tombol Pengujian tombol akan mendapatkan suatu hasil respon sistem pada saat perintah ini dilakukan (buka, tutup) yang sudah terinisialisasikan, dan perintah yang belum terinisialisasi (perintah lain). 5.3.4 Pengujian Deteksi Objek Pengujian deteksi objek yang terdapat pada pengendali gerbang Tabel 2 Pengujian Jarak Pengujian jarak remote penggeran menggunakan motor dc No Objek uji 1 Kaca mobil 2 Dinding kayu 3 Dinding tembok
,dilakukan dengan cara uji coba sistem berdasarkan parameter uji terhadap objek dari sensor sesuai dengan spesifikasi kegunaan. Pengujian tersebut meliputi pengujian teknis dan respon, dimana sensor diharapkan dapat menangkap objek secara baik berdasarkan penempatan, dan gerak atau perubahan kinerja sistem setelah objek terdeteksi. 1. Pengujian jarak Pengujian jarak dilakukan untuk mendapatkan hasil respon sistem yang akurat, yaitu jarak remote pada saat menerima rintangan yang dilaluinya berupa kaca mobil. Proses pengiriman sinyal berjalan ketika remote dihidupkan dan motor beroperasi untuk menggerakan gerbang,meliputi arah gerak tutup dan buka secara dinamis menggunakan motor dc. Pada waktu yang bersamaan sensor IR merekam pantulan sinyal yang dipancarkan sehingga akan diketahui jarak remote dan kaca penghalang. Hasil dari sensor IR tersebut dicocokan dengan command remote yang terdapat di mikrokontroller. Hasil dari uji jarak terdapat pada tabel 2.
Buka Terbuka Terbuka Terbuka
Tutup Menutup Menutup Menutup
mampu merespon perintah yang diberikan berupa sinyal remote atau tombol untuk membuka atau menutup, dapat melewati penghalang untuk menerima sinyal yang di kirimkan melalui remote.
5.4 Validasi Sistem Tahapan validasi sistem dilakukan bertujuan untuk mengatasi sistem yang dibangun sudah bekerja dengan baik atau sebaliknya, dalam hal ini apakah robot penggerak 21
untuk mendapatkan hasil akhir secara menyeluruh dari jarak remote pada saat di hidupkan, menggunakan RC Swicth. Sampel pengujian yang digunakan yaitu dinding kayu, dinding tembok, dan kaca. Pengujian difokuskan untuk mengetahui kemungkinan adanya perbedaan / pengaruh dari tiga sampel diatas terhadap sensitifitas sensor RC Swicth. Validasi gerakan terdapat pada tabel 3.
1. Validasi Jarak Gerakan Pengujian sensor RF dapat terpengaruh oleh kemampuan benda untuk merefleksikan dan mentransmisikan sinyal yang mengenai objek, secara umum semakin besar kemampuan benda untuk mentransmisikan dari pada merefleksikan sinar, maka semakin besar kesalahan. Validasi jarak merupakan proses pengujian yang dilakukan Tabel 3 Validasi Jarak Validasi jarak No Objek uji
Buka
Tutup
Manuver
1
Terbuka
Tertutup
Bergerak
Hasil pengujian Berhasil
Terbuka
Tertutup
Bergerak
Berhasil
Terbuka
Tertutup
Bergerak
Berhasil
Terbuka
Tertutup
Bergerak
Berhasil
2 3 4
Kaca mobil Dinding kayu Dinding tembok Tanpa penghalang
posisi terbaik untuk kinerja antena untuk berinteraksi dengan sinyal yang dikirimkan oleh remote control dan dapat dilihat pada tabel 4.
2. Validasi Posisi Antena Pengujian antena dapat mempengaruhi kinerja pada remote itu sendiri dan dengan adanya pengujian ini dapat mengetahui
Tabel 4 Validasi Posisi antena Validasi Posisi antena No Posisi antena Sangat baik Baik Kurang Hasil uji mengarah baik 1 Kanan V Berhasil 2 Kiri V Berhasil 3 Bawah V Berhasil 4 Atas V Berhasil command yaitu buka atau tutup, tombol serta inputan data sensor RC 5.5 Optimasi Setelah semua pengujian Swicth. Berdasarkan pengujian yang komponen dilakukan dan beberapa telah dilakukan, secara umum sistem proses dilalui, dimulai dari berjalan dengan baik sesuai dengan mikrokontroller, komponen fungsinya masing-masing. Optimasi elektronika, remote, sensor dan dilakukan untuk mengetahui
22
seberapa jauh tingkat efektifitas sistem dan kemungkinan adanya kendala teknis yang memungkinkan terjadi disebabkan pengaruh dari luar.
terhadap sampel pengujian kaca mobil, dinding kayu, dinding tembok, pengujian dilakukan dengan cara menghadapkan remote Transmitter terhadap penghalang. Jarak pengujian 30 cm – 150 cm dengan kelipatan 30 cm tiap pengujian. Berikut data hasil optimasi manuver terdapat pada tabel 5.
1. Optimasi Manuver (gerakan) Optimasi manuver gerbang menggunakan motor dc masing – masing dilakukan pengujian 5 kali
No
1
Tabel 5 Optimasi Jarak Objek uji 30 Kaca Berhasil mobil dalam 1-2 detik
60 Berhasi l dalam 1-2 detik
2
Dindin g kayu
Berhasil dalam 1-2 detik
Berhasi l dalam 1-2 detik
3
Dindin g tembok
Berhasil dalam 1-2 detik
Berhasi l dalam 1-2 detik
4
Tanpa penghal ang
Berhasil dalam 1-2 detik
Berhasi l dalam 1-2 detik
Jarak pengujian (cm) Terbuka / tertutup 90 120 Berhasi Delay(tomb l dalam ol remote 1-2 tekan ulang) detik lebih dari 23 detik Berhasi Delay(tomb l dalam ol remote 1-2 tekan detik ulang)lebih dari 2-3 detik Berhasi Delay(tomb l dalam ol remote 1-2 tekan detik ulang)lebih dari 2-3 detik Berhasi Berhasil l dalam dalam 1-2 1-2 detik detik
Hasil pengujian optimasi jarak remote diketahui untuk penghalang semuanya dapat dilalui dan tidak terdapat perbedaan sampai dengan jarak 90cm. Hal tersebut dipengaruhi oleh kualitas remote dan antena serta pantulan sinyal yang stabil dan bentuk dari rangkain, karena hanya dipengaruhi oleh objek seperti sinyal televisi saja.
150 Delay(tombol remote tekan ulang) lebih dari 2- 4 detik Delay(tombol remote tekan ulang) lebih dari 2- 4 detik
Delay(tombol remote tekan ulang)lebih dari 24,30 detik
Berhasil dalam 12 detik
2 Optimasi Antena Optimasi antena menggunakan antena buatan, yang tebuat dari kabel tembaga sepanjang kurang lebih 10cm, agar mendapatkan hasil pancaran sinyal yang lebih baik dan lebih kuat, dan menggunakan inputan listrik berdaya 3-12 V, karena lebih besar arus yang
23
di alirkan maka lebih kuat sinyal Tabel 6 Optimasi antena No Arah antena panjang antena
1 2 3 4
Atas Bawah Kanan Kiri
10cm 10cm 10cm 10cm
yang dipancarkan.
Hasil uji antena dalam menerima frekuensi dengan waktu terima 2-5 detik Sangat baik Baik Kurang baik V V V V
24
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN antena yang terpasang dalam transmitter dan receiver dan dengan indikator lampu yang terpasang bisa diketahui gerbang terbuka dan tertutup, kinerja antena yang optimal adalah dengan panjang 15cm dan mengarah tegak lurus ke atas, serta pada jarak remote 90cm, tidak ada perbedaan pengiriman dan penerimaan sinyal remote dengan berbagai posisi sangat bekerja dengan baik, dengan menerima kurang dari 5 detik, sedangkan ketika antena mengarah selain tegak lurus keatas maka kinerjanya berkurang dan jarak remote lebih dari 100cm akan mengalami delay( tekan berulangan). 6.2 Saran Pintu gerbang otomatis menggunakan remote berbasis mikrokontroller ini perlu pengembangan lebih lanjut untuk menemukan suatu sistem yang lebih ideal untuk digunakan dan berbagai penyempurnaan, karena pada sistem yang dibuat saat ini masih tebatas oleh jarak dan sensitifitas dengan menggunakan RF link kit 433Mhz serta sensitifitas yang harus diperbaiki dengan penghantar frekuensi yang baik, untuk menghasilkan akurasi yang lebih tinggi. Diharapkan apabila ada yang berminat untuk mengembangkan dalam penelitian selanjutnya untuk menambahkan sistem kontrol yang lebih baik menggunakan 499Mhz dengan kontrol motor yang lebih baik serta sensitifitas antena agar menghasilkan sistem yang lebih baik.
6.1 Kesimpulan Kesimpulan penelitian Pintu gerbang otomatis menggunakan remote berbasis mikrokontroller atmega 328. Pada dasarnya dirancang dan dibuat sebagai salah satu bentuk prototipe gerbang yang dapat terbuka dan tertutup tanpa ada interaksi manusia secara langsung dengan menggunakan teknoligi yang ada, untuk menemukan sistem yang lebih efisien dan efektif dalam penggunaan dan cara kerja, salah satunya dengan menggunakan remote control yang dikombinasikan dengan antena dan tombol. Dapat digunakan sebagai alat bantu dalam bidang pekerjaan properti. Berdasarkan uji coba - uji coba yang dilakukan, disimpulkan bahwa pintu gerbang otomatis berhasil dibuat dan di uji coba, dengan struktur sistem menggunakan modul mikrokontroller atmega328 sebagai inti dari pengotomatisan, remote RF link kit 433Mhz sebagai transmitter dan receiver, dan antena yang panjangnya 10cm, remote transmitter sekaligus inputan perintah bagi mikrokontroller, sedangkan remote receiver inputan perintah untuk mikrokontroller yang berfungsi sebagai penggerak motor dc, mikrokontroller atmega 328 sebagai prosessor atau otak dari sistem yang dibangun untuk memproses data yang dikirim, yang selajutnya mencocokan input dengan data yang sudah di inisialisasikan dalam coding program dan hasil proses tersebut diinformasikan dalam bentuk sinyal frekuensi melalui
25
DAFTAR PUSTAKA Baskara Putra. 2013. 433mhz-rf-link. http://baskarapunya.blogspot.com (diakses pada tanggal 25 september 2014) Bintaro Wahyu Utomo, 2013. Pengendali Pintu Gerbang Otomatis, Surakarta J.Anderson Tampubolon. 2010. Pengendali Pintu Gerbang Otomatis, Medan Mayditia. 2006. Sensor. Elex media komputindo, Jakarta Zainuddin R.A. 2013. Otomatis, Jakarta
LAMPIRAN
