SISTEM BEL OTOMATIS TERPROGRAM BERBASIS RASPBERRY PI

SISTEM BEL OTOMATIS TERPROGRAM BERBASIS RASPBERRY PI Mochamad Subianto Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Ma Chung - Malang [email protected]

ABSTRAK Sejak zaman dulu telah mengenal bel itu secara sederhana seperti kentongan dan lonceng. Seiring dengan perkembangan zaman, saat ini ada yang namanya bell elektrik. Bel elektrik sibunyikan oleh petugas secara manual. Penanda jam tersebut dirasa sangat penting untuk memberitahukan informasi dimulainya dan berakhirnya jam pelajaran. Informasi yang diberikan dapat berupa bunyi-bunyi tertentu yang menghasilkan sebuah informasi jam. Pemberiahuan tanda informasi jam secara manual mempunyai tingkat keakuratan yang kurang terhadap jam dikarenakan adanya kelalaian dan kesibukan yang dilakukan oleh petugas pemberi tanda informasi tersebut. Keterlambatan pemberitahuan tanda informasi jam pelajaran juga berakibat terganggunya proses belajar mengajar khususnya jam pelajaran berikutnya. Beberapa penelitian sebelumnya sudah ada tentang bel otomatis tersebut dengan menggunakan komputer dan mikrokontroller berbasis ARM yang mempunyai kelemahan. Kelemahan menggunakan komputer yaitu tidak praktis dan membutuhkan banyak daya, dan kelemahan ARM yaitu kapasitas simpan yang sedikit dan sulit untuk setting ulang. Telah dilakukan telaahmengenai sistem bel atau pemberi tanda informasi jam pelajaran secara otomatis yang lebih akurat menggunakan Raspberry Pi dan mempunyai keunggulan ukurannya yang kecil dan dengan kapasitas simpan banyak data jadwal waktu bunyi. Kata kunci: Bel otomatis, Raspberrry Pi.

1.

PENDAHULUAN

Bel sekolah merupakan salah satu instrumen penanda jam tertentu yang ada di sebuah lembaga pendidikan. Sejak zaman dulu telah mengenal bel itu secara sederhana seperti kentongan dan lonceng. Seiring dengan perkembangan zaman, saat ini ada yang namanya bell elektrik. Bel elektrik sibunyikan oleh petugas secara manual. Penanda jam tersebut dirasa sangat penting untuk memberitahukan informasi dimulainya dan berakhirnya jam pelajaran. Informasi yang diberikan dapat berupa bunyibunyi tertentu yang menghasilkan sebuah informasi jam. Di universitas Ma Chung menggunakan alat TOA untuk memberikan sebuah tanda informasi jam pelajaran secara manual oleh petugas keamanan atau scurity. Pemberiahuan tanda informasi jam secara manual mempunyai tingkat keakuratan yang kurang terhadap jam dikarenakan adanya

kelalaian dan kesibukan yang dilakukan oleh petugas pemberi tanda informasi tersebut. Keterlambatan pemberitahuan tanda informasi jam pelajaran juga berakibat terganggunya proses belajar mengajar khususnya jam pelajaran berikutnya dengan catatan rentang jam pelajaran antara satu dengan yang lain waktunya mepet. Penelitian sebelumnya Irianto(2007) dalam tugas akhirnya membuat aplikasi bel sekolah otomatis terprogram dengan meggunakan PC (Personal Computer). Aplikasi tersebut memanfaatkan fungsi port Parallel yang ada pada PC untuk mengendalikan perangkat listrik yang digunakan sebagai otomasi perangkat bel listrik. Pada aplikasi ini mempunyai kelemahan pada penggunaan Port Parallel yang perkembangan perangkat komputer sudah ditinggalkan sehingga banyak komputer yang sudah tidak mempunyai Port Parallel.

SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015, P a g e | 5

Sistem Bel Otomatis Terprogram Berbasis Raspberry Pi

Pada penelitian selanjutnya Triyono (2010) pada skripsinya membuat aplikasi bel sekolah menggunakan komputer untuk pengendali bunyi bel dari sound system. Aplikasi ini mempunyai kelemahan yaitu adanya noice suara yang dihasilkan jika sound system atau pengeras suara mempunyai jarak yang jauh dengan sumber suara atau komputer dan juga mempunyai ketergantungan jumlah sound system untuk kejelasan suara yang dihasilkan pada tempat yang luas. Pada tahun yang sama Rachmad (2010) pada tugas akhirnya memuat otomatis bel sekolah berbasis mikrokontroler AT89S52. Pada hasil penelitian ini mempunyai kelemahan pada kapasitas memori yang kecil untuk menyimpan data jadwal bunyi bel. Dari permasalah tersebut maka dibutuhkan sistem bel atau pemberi tanda informasi jam pelajaran secara otomatis menggunakan Raspberry Pi yang mempunyai kapasitas menyimpan banyak data jadwal bunyi. Penggunaan Raspberry Pi yang saat ini merupakan teknologi komputer terbaru dapat menggantikan komputer PC dan memiliki ukuran yang kecil sehingga memiliki nilai praktis. Sehingga diharapkan dengan adanya system bel otomatis berbasis Raspberry Pi menjadi produk unggulan universitas sehingga dapat dijual di lembaga pendidikan lain. 2.

TINJAUAN PUSTAKA

Berdasarkan Gambar 1 sistem kendali perangkat bel listrik terlihat bahwa sistem mempunyai beberapa blok fungsional, yaitu: a.

User, merupakan pengguna yang akan mengatur kerja sistem

b.

Komputer pengontrol, digunakan sebagai jalannya program aplikasi yang akan mengontrol driver saklar elektronik yang menggunakan sistem timer.

c.

Driver saklar elektronik, berfungsi sebagai saklar yang menghubungkan antara PC dengan perangkat yang akan dikontrol dengan komputer. Driver saklar elektronik yang mempunyai 8 (delapan) keluaran.

d.

Perangkat listrik berupa bel listrik.

Pada aplikasi ini mempunyai kelemahan pada penggunaan Port Parallel yang perkembangan perangkat komputer sudah ditinggalkan sehingga banyak komputer yang sudah tidak mempunyai Port Parallel. Pada penelitian selanjutnya Triyono (2010) pada skripsinya membuat aplikasi bel sekolah menggunakan komputer untuk pengendali bunyi bel dari sound system. Aplikasi ini mempunyai kelemahan yaitu adanya noice suara yang dihasilkan jika sound system atau pengeras suara mempunyai jarak yang jauh dengan sumber suara atau komputer dan juga mempunyai ketergantungan jumlah sound system untuk kejelasan suara yang dihasilkan pada tempat yang luas.

Beberapa penelitian yang dilakukan mengenai sistem otomatis bel adalah sebagai berikut, Irianto (2007) dalam tugas akhirnya membuat aplikasi bel sekolah otomatis terprogram dengan meggunakan PC (Personal Computer). Aplikasi tersebut memanfaatkan fungsi port Parallel yang ada pada PC untuk mengendalikan perangkat listrik yang digunakan sebagai otomasi perangkat bel listrik. Arsitektur dari sistem ini terlihat pada Gambar 1.

Pada tahun yang sama Rachmad (2010) pada tugas akhirnya memuat otomatis bel sekolah berbasis mikrokontroler AT89S52. Pada hasil penelitian ini mempunyai kelemahan pada kapasitas memori yang kecil untuk menyimpan data jadwal bunyi bel.

Gambar 1. Arsitektur Aplikasi Bel Otomatis Terprogram Berbasis PC (Irianto, 2007)

Gambar 2. Raspberry Pi

Pada tahun 2013, pada telah dilaukan telaah mengenai pembuatan otomatis bel terprogram menggunakan Raspberry Pi. Bentuk Raspberry Pi terlihat pada Gambar 2.

P a g e | 6 SMATIKA Jurnal Volume 05 Nomor 01 Tahun 2015


3.

METODOLOGI Data Jadwal

Metode rancang bangun yang terdiri dari beberapa tahap yaitu : (1) Analisis Kebutuhan Sistem, (2) Desain Perancangan, (3) Pembuatan Alat, (4) Pengujian Alat. Pengujian dilakukan pada blok-blok sistem dengan tujuan untuk mengetahui apakah alat yang telah dirancang dapat bekerja sesuai rancangan. Pengujian ini meliputi pengujian blok-blok sistem, tingkat fungsi. Dari hasil pengujian ini dibuat analisa yang akan mengetahui sejauh mana sistem rancangan ini memiliki kesesuaian dengan spesifikasi pengukuran dalam pengujian. Pengujian fungsionalitas perangkat keras (hardware) Pengujian fungsionalitas perangkat kerang dengan cara pengukuran tingkat presisi arus output dari raspberry pi terhadap kebutuhan arus Magnetic lock sehingga magnetic lock dapat bekerja sesuai fungsinya. Tingkat presisi dapat dinyatakan dapat bekerja dengan cukup baik jika persentase tingkatan 90%>=presisi <=100%, rumus presisi dapat dilihat pada Rumus 1 (Fiqri, dan Ratri, 2010). 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒔𝒊 = (𝟏 − |

Rangkaian Rangkaian Switcher Switcher Listrik Listrik

Monitor Monitor

Raspberry Pi Sirine Petugas

Gambar 3. Arsitektur Bel Otomatis berbasis Raspberry Pi

3.2

Perancangan Sistem

Perancangan merupakan proses tahapan yang fokusnya pada desain sistem yang hendak dibangun meliputi perancangan data flow diagram, perancangan basis data, tampilan atau desain I/O dan perangkat. Petugas

Sistem

Mulai

𝑿𝒏−𝑿̅̅̅̅𝒏 |) 𝟏𝟎𝟎 𝑿𝒏

Cek Jadwal Bel Bunyi = Jam sekarang

Input Jadwal Bunyi Bel

Tidak

(1) Keterangan : 𝑿𝒏 = nilai ideal pengukuran ke-n ̅̅̅̅ 𝑿𝒏 = nilai rata-ratanya n pengukuran Pengujian juga dilakukan pengukuran responsibility dari perangkat lunak ke perangkat keras. Dalam hal ini tingkat responsibility dapat dinyatakan cukup baik jika rata-rata responsibility kurang dari 1 detik. 3.1

Sumber Sumber Listrik Listrik

Umum / Khusus Ada Khusus Umum

Simpan

Simpan

Instruksi GPIO

Jadwal Umum

Jadwal Umum

Rangkaian Menyala dan Bel Bunyi

Mengaktifkan Jadwal

Analisis sistem

Melakukan analisa terhadap requirement baik fungsional ataupun nonfungsional yang dibutuhkan dalam perancangan dan pembuatan sistem. Arsitektur dari sistem bel otomatis berdasarkan analisa sistem terlihat pada gambar 3.

Selesai

Gambar 4. Flow Diagram sistem bel otomatis dengan Raspberry Pi



Schedule Hari Jam Bunyi Keterangan Tipe_Schedule

Schedule_Aktive

Variable characters (15) <M> Time <M> Integer Variable characters (40) Variable characters (2) <M>

Status Boolean

Relationship_1

Gambar 5. ER Diagram bentuk Conceptual Data Model

Schedule Hari Jam Bunyi Keterangan Tipe_Schedule

Schedule_Active

Variable characters (15) <M> Time <M> Integer Variable characters (40) Characters (2) <M>

Relationship_1

Tipe_Schedule Variable characters (2) Status Boolean

Gambar 8. Rangkaian Penguat Arus 

Gambar 6. ER Diagram bentuk Physical Data Model

3.3

Switcher AC dan Adaptor

Perancangan Perangkat



Rangkaian Output Raspberry Pi Berdasarkan arsitektur sistem bel otomatis tidak ditemukan perangkat atau rangkaian output raspberry pi ini. Perangkat ini sebagai tambahan dan pengaman agar tidak adanya arus balik menuju raspberry pi yang menjadikan kerusakan.

Raspberry Pi

LED Indikator

Rangkaian Penguat Arus

Sirine DC

Gambar 9. Rangkaian Switcher AC dan Adaptor

Adaptor

Arsitektur sistem bel otomatis menggunakan raspberry pi ini dapat dilihat pada gambar 7, menunjukkan topologi jaringan atau hubungan antar perangkat. Ada dua sumber suara dengan tegangan AC dan DC yang akan digunakan. Untuk mengontrol dua sumber suara tersebut dibutuhkan perangkat penguat arus dikarenakan output raspberry pi hanya 3V dan beban Sirine DC membutuhkan 12V. Perangkat lain yang dibutuhkan adalah rangkaian switch listrik sebagai pengganti saklar listrik untuk beban Sirine AC.

Rangkaian Switch On/Off Listrik 104K 400V

Serial/ Parallel Port GR

AC 220

Sirine AC

IC

BT137 600E PJA10 23 A5

Out

R R

Pusat Listrik

Chip One Stop FRS1/5W 390ΩJ

Gambar 7. Arsitektur Bel Otomatis dengan Raspberry Pi

4. 4.1

HASIL DAN PEMBAHASAN Implementasi (Hardware) 

Perangkat

Penguat Arus

Keras

Gambar 10. Rangkaian Output Raspberry Pi Berdasarkan arsitektur sistem bel otomatis yang telah dirancang sebelumnya, maka ketiga rangkaian tersebut di atas digabungkan dan dibuat sebuah packaging yang dapat dilihat pada gambar sebagai berikut



Gambar 12. LED Indicator Tester GPIO pada Raspberry Pi Selain istilah GPIO, ada istilah lain yang sebenarnya sama yaitu Pi4J. Istilah Pi4J digunakan oleh pemrograman JAVA untuk perangkat GPIO pada Raspberry pi. Selain file service, yang membedakan GPIO dengan Pi4J adalah penomoran PIN (lihat Gambar 13). Gambar 11. Instalasi Rangkaian Bel Otomatis berbasis Raspberry Pi 4.2

Setting GPIO

GPIO (General Purpose Input/Output) adalah pin generik pada chip yang perilakunya (termasuk apakah itu input atau output pin) dapat dikontrol (diprogram) oleh pengguna pada waktu berjalan (Kartawijaja, 2012). GPIO pada Raspberry Pi dapat diaktifkan dengan melakukan instalasi file GPIO yang dapat diunduh pada http://pypi.python.org/pypi/RPi.GPIO. Proses Instalasi GPIO dapat dilakukan dengan menjalankan perintah berikut. gunzip RPi.GPIO-0.2.0.tar.gz tar -xvf RPi.GPIO-0.2.0.tar cd RPi.GPIO-0.2.0 sudo python setup.py install

Untuk mengaktifkan Pi4J dapat diaktifkan dengan instalasi file Pi4J yang dapat diunduh pada http://pi4j.googlecode.com/files/pi4j0.0.5.deb.Instal Pi4J dapat dilakukan dengan menjalankan perintah berikut sudo dpkg -i pi4j-0.0.5.deb Aplikasi pemrograman JAVA yang dijalankan menggunakan command prompt harus terlebih dahulu melakukan konfigurasi classpath. Berikut perintah konfigurasi classpath Pi4J. export CLASSPATH=$CLASSPATH: /opt/pi4j/lib/pi4jdevice.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jcore.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jservice.jar:/opt/pi4j/lib/pi4jgpio-extension.jar

Testing GPIO khususnya PIN 17 (1 untuk menyala dan 0 untuk mati) dapat dilakukan dengan memasukkan perintah berikut dan dengan bantuan LED sebagai indikator seperti terlihat pada Gambar 12 gpio -g write 17 1 gpio -g write 17 0



Gambar 13. PIN dan Nomor GPIO pada Raspberry

4.3

Implementasi (Software)

Perangkat

Lunak

Aplikasi bel otomatis pada Raspberry Pi merupakan aplikasi yang mengontrol perangkat/rangkaian yang menghasilkan sebuah suara/bunyi. Aplikasi ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman java. Bentuk antar muka aplikasi bel otomatis pada Raspberry Pi ditunjukkan pada Gambar 14.

Gambar 16. Tampilan Aplikasi Setting Special Schedule pada Bel Otomatis 4.4

Testing atau Ujicoba

Beberapa rangkain tersebut dilakukan pengujian keakuratan input dan output menggunakan avometer. Hasil pengujian sebagai berikut 1.

Penguat Arus Bentuk rangkaian Penguat Catu Daya dapat dilihat pada Gambar 4. Output rangkaian Penguat Catu Daya dihubungkan ke Sirine 12V. Output Penguat Catu Daya, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 11,91V. 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 1 = (1 12 − 11,91 |) 100 12 = 99% −|

Gambar 14. Tampilan Aplikasi Bel Otomatis

Berdasarkan hasil perhitungan presisi di atas bahwa output dari rangkaian Penguat Catu Daya baik. Tegangan yang keluar sudah mampu mengaktifkan alat yang dicatu dan menyediakan tegangan yang dibutuhkan yaitu Sirine. 2.

Gambar 15. Tampilan Aplikasi Setting General Schedule pada Bel Otomatis

Switcher AC dan Adaptor Bentuk rangkaian Switch Arus Listrik dapat dilihat pada Gambar 5 yang fungsi untuk memutus dan menyambung arus listrik dengan menggunakan IC MOC 3021. Berdasarkan data sheet bahwa IC MOC 3021 mempunyai kemampuan dilalui arus listrik adalah maksimal 220V, 3A dan 22watt. Beban sementara yang digunakan oleh Switch Arus Listrik adalah lampu 9 watt 220V,



dihasilkan lampu dapat menyala dengan terang karena daya yang dikeluarkan oleh rangkaian Switch Arus Listrik lebih tinggi dari daya lampu yang dibutuhkan kurang dari 1A. 3.

Rangkaian Output Raspberry Pi Bentuk rangkaian input Raspberry Pi dapat dilihat pada Gambar 6. Output rangkaian input raspberry terhubung dengan rangkaian Penguat Catu Daya dan Switch Arus Listrik. Output yang nantinya dihubungkan dengan switch, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 4,82V, sedangkan ideal input yang bisa diterima oleh rangkaian Switch Arus Listrik berdasarkan IC MOC 3021 adalah 5V. Output yang nantinya dihubungkan dengan Penguat Catu Daya, hasil pengukuran bahwa catu daya yang terukur adalah 3,3V, sedangkan ideal input yang bisa diterima oleh rangkaian Penguat Catu Daya berdasarkan IC ULN2003 adalah 5V. 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 1 = (1 5 − 4,82 |) 100 5 = 96% 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 2 −|

= (1 5 − 3,33 |) 100 5 = 66% −|

Berdasarkan hasil perhitungan presisi di atas bahwa ke dua output dari rangkaian input Raspberry Pi masih cukup besar. Tingkat presisi tersebut masih dapat diabaikan mengingat dalam daerah operasi komponen yang dicatu. Tegangan yang keluar sudah mampu mengaktifkan alat yang dicatu dan menyediakan tegangan yang dibutuhkan dua buah alat yaitu Penguat Catu Daya dan Switch Arus Listrik.

5.

KESIMPULAN

5.1

Kesimpulan

Telah berhasil dibuat sistem bel otomatis menggunakan raspberry pi yang mempunyai kemampuan sebagai berikut: 1. Dapat mengontrol rangkaian elektronik sehingga dapat menghasilkan bunyi/suara sebagai tanda waktu dalam pembelajaran 2. Dapat mengontrol sumber bunyi berupa buzzer AC, buzzer DC, dan speaker 3. Mempunyai bentuk yang lebih ringkas dibandingkan menggunakan PC

5.2

Saran

Untuk pengembangan penelitian lebih lanjut, ada beberapa saran sebagai berikut 1. Penggunaan Mini LCD touchscreen agar sistem dalam terkontrol lebih mudah 2. Pemilihan box komponen merupakan hal terpenting agar rangkaian tertata lebih rapi dan bagus 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Fiqri, M., Hambali, A. dan A, Ratri. D., 2010. Perancangan Dan Implementasi Power Meter Optik Berbasis Mikrokontroler 32 Bit Pada Panjang Gelombang 600NM sampai 1000NM. Bandung : Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi (Institut Teknologi Telkom). [2] Irianto, D. R., 2007. Aplikasi Bel Otomatis Terprogram Berbasis PC (Personal Computer). Surakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (Universitas Sebelas Maret). [4] Kartawijaja, A. D., 2012. Raspberry Pi, Komputer Mungil Yang Muat di Saku. [Online] Available at: http://uniqtekno.com/682/raspberry-pikomputer-mungil-yangmuat-disaku/#_[Diakses 15 Februari 2013]. [5] Rachmad, W. W. B., 2010. Otomatis Bel Sekolah Berbasis Mikrokontroler AT89S52. : Yogyakarta. Fakultas Teknologi Industri (Universitas Ahad Dahlan)



[6] Triyono, R., 2010. Pembuatan Software Bel Otomatis Sekolah. Yogyakarta: Jurusan Sistem Informasi (STIMIK AMIKOM)


SISTEM BEL OTOMATIS TERPROGRAM BERBASIS RASPBERRY PI

Recommend Documents