PROTOTYPE PENGGERAK PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO ATMEGA 328P DENGAN SENSOR SIDIK JARI

(1)

ABSTRAK

PROTOTYPE PENGGERAK PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO ATMEGA 328P DENGAN SENSOR SIDIK JARI

Oleh

YOGIE EL ANWAR

Penelitian ini bertujuan untuk merancang prototype penggerak pintu pagar otomatis dengan koding aktivasi sensor sidik jari. Pengendalian kecepatan yang ditentukan besarnya oleh beban pagar (kg) menjadi bagian yang diamati.

Prototype penggerak pintu pagar otomatis mempunyai spesifikasi beban pagar 10 kg, panjang lintasan pagar 2 m, diameter gir 5 cm, panjang rantai 0,95 m, jumlah mata gigi gir 14, daya motor dc sebesar 300 watt, kecepatan putar 2000 rpm, tegangan masukkan dari 15,2 – 35 vdc dan sistem kontrol.

Hasil penelitian yang didapat untuk prototype adalah kecepatan putar optimal dan torsi optimal berada pada tegangan 18,3 – 21,6 vdc. Dengan spesifikasi prototype, motor dc yang digunakan dapat menggerakkan benda dengan beban pagar hingga maksimal 50 kg.

(2)

ABSTRACT

THE PROTOTPYE DRIVER OF AUTOMATIC GATE BASED ON ARDUINO UNO ATMEGA 328P WITH FINGERPRINT SENSOR

YOGIE EL ANWAR

The aim of this research is to design a prototype driver of automatic gate by coding activation of fingerprint sensor. The speed control determined by the gate’s load (kg) becomes the observed part.

It has specification, 10 kg gate’s load, 2 m legth of gate’s rail, 5 cm gear’s diameter, 0,95 m chain lengths, 14 gearwheel, 300 watts motor dc power, 2000 rpm rational speed, input voltages from 15,2 to 35 Vdc, and control system.

The results of this research is found that the optimum rotational speed and torque are in 18,3 – 21,6 Vdc. With prototype’s specifications, motor dc used in this research can move the load of gate up to 50 kg.

(3)

PROTOTYPE

PENGGERAK PINTU PAGAR OTOMATIS

BERBASIS ARDUINO UNO ATMEGA 328P DENGAN

SENSOR SIDIK JARI

Oleh

YOGIE EL ANWAR

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2014

(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis adalah anak kedua dari tiga bersaudara yang dilahirkan dari pasangan Bapak Syaiful Anwar dan Ibu Eva Wati Elisa. Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 7 Desember 1989. Pendidikan formal penulis dimulai di SD 1 Al-Azhar Way Halim pada tahun 1995 dan lulus pada tahun 2001. Pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 9 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2004. Dan pendidikan menengah akhir di SMA Negeri 5 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2007.

Mulai tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung dengan jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Selama menjadi mahasiswa penulis pernah menjadi asisten Laboratorium Konversi Energi Elektrik Universitas Lampung. Selain menjadi asisten, Penulis pernah terdaftar sebagai anggota Divisi Pengkaderan Departemen Pendidikan dan Pengkaderan pada tahun 2009-2010, dan sebagai Kepala Departemen Informasi dan Komunikasi (Infokom) pada tahun 2010-2011 Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung (HIMATRO). Penulis tidak hanya menggeluti organisasi HMJ saja, Penulis memperluas pengalaman organisasi menjadi Staf Ahli Departemen Kesejahteraan

(8)

juga pernah terdaftar sebagai Kepala Dinas Hubungan Eksternal pada tahun 2011-2012 Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Lampung (BEM FT UNILA). Pengalaman organisasi terakhir Penulis yaitu pernah terdaftar sebagai Menteri Luar Negeri Badan Eksekutif Mahasiswa Universitas Keluarga Besar Mahasiswa Universitas Lampung (BEM U KBM UNILA) pada tahun 2012-2013. Tahun 2012 saat menjadi Menteri Luar Negeri, Penulis mendapat kesempatan menjadi Tim Pengawas Eksternal Seleksi Penerimaan CPNSD Kemenkumham Lampung dengan Surat Keputusan dari Menkumham. Pada semester 5 penulis memilih konsentrasi Sistem Energi Elektrik (SEE) sebagai fokus dalam perkuliahan dan penelitian. Pada bulan Desember tahun 2011, penulis melaksanakan kerja praktek di PLTU Suralaya pada bagian Elektro Mekanika (Elmek). Pada saat kerja praktek penulis membuat laporan tentang Pemeliharaan Motor Operating Valve (MOV) Merek Limitorque Pada Unit 5-7 PLTU Suralaya.

(9)

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan kerendahan hati yang tulus, kupersembahkan skripsi ini untuk:

1. Papa dan Mama, Hi. Syaiful Anwar, S.E. dan Hj. Eva Wati Elisa, karena engkaulah aku ada. Motivasi, semangat, dukungan, nasihat, air mata, senyum, dan tawa yang telah menghiasi hidupku. Maaf telah banyak mengecewakan. Semoga aku bisa membuat Papa dan Mama bangga serta bahagia.

2. Kakakku, Anggrela Anwar, karena dirimu aku termotivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.

3. Adikku, Nabila Anwar, karena dirimu aku merasa termotivasi untuk menjadi kakak yang teladan, kakak terbaik, dan kakak panutan untukmu.

4. Teman dan sahabat, Imelda Sasti, karena dirimu yang banyak bersabar memberikan ilmumu, mendukungku, dan meluangkan waktumu untuk membantu menyelesaikan skripsi ini.

5. Dunia yang semakin berubah, berubah lebih kejam yang membuat kita semakin berjuang untuk mendapatkan ridho-Nya.

(10)

MOTO

“Dan orang-orang yang bersungguh-sungguh untuk (mencari keridhaan) Kami, benar-benar akan Kami tunjukkan kepada mereka jalan-jalan Kami. Dan sesungguhnya Allah benar-benar beserta orang-orang yang berbuat baik.” (QS. Al-‘Ankabut : 69)

Saya menciptakan hidup saya dengan melangkah keluar dari batasan-batasan yang diberikan orang lain. (Oprah Winfrey)

Hidup adalah ketidakpastian, tidak tahu apa yang akan terjadi dan bagaimana terjadi. Kita hanya bisa menduga. Kita mungkin salah melangkah, tetapi kita harus tetap melangkah dalam gelap. (Agnes De Mille)

Ciri hidup itu adalah berubah dan bertumbuh, tidak ada kemajuan yang bisa Anda raih tanpa melakukan perubahan. (Jamil Azzaini)

Jadilah orang nomor satu yang membawa senyum dan kebahaigaan saat di lingkunganmu sedang memeluk erat kesedihan. (Yogie El Anwar)

(11)

SANWACANA

Mudah-mudahan Allah selalu melimpahkan taufiq dan hidayahNya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dan semoga selaku muslim kita dapat mengikuti serta menteladani pola kehidupan Nabi dan para sahabatnya sampai akhir zaman kelak.

Skripsi dengan judul “Prototype Penggerak Pintu Pagar Otomatis Berbasis Arduni Uno ATmega 328P Dengan Sensor Sidik Jari” merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama perkuliahan dan penelitian, penulis banyak mendapatkan pengalaman yang sangat berharga. Penulis juga telah mendapat bantuan baik moril, materil, bimbingan, petunjuk serta saran dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung;

2. Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

(12)

4. Bapak DR.ENG. Lukmanul Hakim, S.T., M.SC. selaku Pembimbing Akademik;

5. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Pembimbing Utama atas kesediaannya meluangkan waktu dan memberikan ilmu;

6. Bapak Ageng Sadnowo Repeliatno, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua atas kesediaannya meluangkan waktu dan memberikan ilmu;

7. Bapak Ir. Abdul Haris, M.T. selaku Penguji Utama tugas akhir;

8. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung atas pengajaran dan bimbingannya yang diberikan selama ini kepada penulis;

9. Keluarga besar Teknik Elektro Universitas Lampung;

10.Semua pihak yang telah membantu serta mendukung penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Semoga mendapatkan balasan yang setimpal dari Allah SWT dan semoga kita menjadi manusia yang berguna dan berkembang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang.

Bandar Lampung, 27 November 2014 Penulis,

(13)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Rumusan Masalah ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Hipotesa ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Sensor Sidik Jari ... 6

2.2 Arduino Uno R3 ... 15

2.3 ATmega 328P ... 18

2.4 Sensor Jarak PING ... 22

2.5 Motor DC ... 23

III. METODE PENELITIAN ... 30

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 30

3.2 Alat dan Bahan ... 30

3.3 Blok Diagram ... 30

3.4 Metode/Prosedur Kerja ... 41

3.4.1 Studi Literatur ... 41

3.4.2 Rangkaian Driver Relay ... 41

3.4.3 Rancangan Sensor Sidik Jari ... 43

(14)

xiv

3.4.5.2 Pengujian Driver Relay ... 45

3.4.5.3 Pengujian Sensor Jarak PING ... 45

3.4.5.4 Pengujian Motor DC ... 46

3.5 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 46

3.6 Analisis dan Simpulan, Serta Pembuatan Laporan ... 46

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 50

4.1 Prototype Pagar Otomatis ... 50

4.2 Data Hasil Penelitian... 51

4.3 Analisa Grafik Serta Analisis Regresi ... 54

4.3.1 Grafik Hubungan Tegangan Dengan Arus ... 54

4.3.2 Grafik Hubungan Tegangan Dengan Kecepatan ... 55

4.3.3 Grafik Hubungan Tegangan Dengan Waktu ... 55

4.4 Analisa Perhitungan Torsi Dengan Daya ... 56

4.5 Pembahasan... 62

V. SIMPULAN DAN SARAN ... 71

5.1 Simpulan ... 71

5.2 Saran ... 72

DAFTAR PUSTAKA ... 73

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1 Desain rencana kontrol ... 39

4.1 Kecepatan dan waktu saat menggerakkan pagar kondisi forward ... 52

4.2 Kecepatan dan waktu saat menggerakkan pagar kondisi backward ... 53

4.3 Data hasil perhitungan torsi pada kondisi forward ... 58

4.4 Data hasil perhitungan torsi pada kondisi backward ... 60

4.5 Kondisi optimal saat forward ... 65

4.6 Kondisi optimal saat backward. ... 65

4.7 Perhitungan daya ke beban saat kondisi forward ... 68

4.8 Perhitungan daya ke beban saat kondisi backward ... 69

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Sensor sidik jari ... 6

2.2 Definisi sidik jari ... 7

2.3 Arch pattern ... 8

2.4 Whorl pattern ... 9

2.5 Loop pattern ... 9

2.6 Sensor kapasitif ... 11

2.7 Searching minutiae... 12

2.8 Before match ... 12

2.9 Match minutiae... 12

2.10 Matched result ... 13

2.11 Arduino Uno R3 ... 16

2.12 Arsitektur ATmega 328P ... 21

2.13 Konfigurasi ATmega 328P ... 22

2.14 Sensor jarak ping ... 22

2.15 Pengaruh penempatan konduktor ... 25

2.16 Prinsip kerja motor dc ... 26

2.17 Kurva torsi dan kecepatan ... 28

2.18 Grafik torsi dan kecepatan dengan luas daerah persegi ... 29

3.1 Diagram blok rancangan ... 31

3.2 Rangkaian sensor sidik jari ... 31

3.3 Rangkaian kontrol 1 ... 32

3.4 Rangkaian kontrol 2 ... 32

3.5 Rangkaian driver relay ... 33

(17)

xvii

3.7 Rangkaian limit switch 1 dan 2 ... 34

3.8 Rangkaian motor dc ... 34

3.9 Rangkaian skematik prototype pagar otomatis ... 35

3.10 Sinyal digital saat proses penyimpanan ... 36

3.11 Sinyal digital saat pembacaan sidik jari tersimpan ... 37

3.12 Sinyal digital saat pembacaan sidik jari tidak tersimpan ... 37

3.13 Sinyal digital saat proses prototype dengan sidik jari tersimpan terbaca ... 38

3.14 Sinyal digital saat proses prototype dengan sidik jari tidak tersimpan ... 38

3.15 Kondisi pagar diam ... 40

3.16 Kondisi pagar membuka dan diam karena delay waktu... 40

3.17 Kondisi pagar dari membuka bergerak ke menutup tanpa benda menghalangi ... 40

3.18 Kondisi pagar yang diam saat benda menghalangi ... 40

3.19 Pagar yang terhubung dengan motor dc ... 44

3.20 Diagram alir sensor sidik jari ... 47

3.21 Diagram alir proses protorype berjalan... 48

3.22 Diagram alis sensor jarak ping ... 49

4.1 Prototype penggerak pintu pagar otomatis ... 50

4.2 Prosedur pengambilan data tegangan dan arus kondisi forward ... 51

4.3 Prosedur pengambilan data tegangan dan arus kondisi backward ... 52

4.4 Grafik tegangan terhadap arus ... 54

4.5 Grafik tegangan terhadap kecepatan ... 55

4.6 Grafik tegangan terhadap waktu ... 56

4.7 Grafik hubungan torsi terhadap kecepatan putar saat kondisi forward ... 59

4.8 Grafik hubungan torsi terhadap Kecepatan putar saat kondisi backward ... 61

(18)

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pintu pagar merupakan salah satu keamanan paling terdepan dalam menjaga suatu bangunan. Sebab pintu pagar merupakan pelapis pertama untuk melindungi suatu bangunan khususnya isi yang ada di dalamnya. Pintu pagar memiliki berbagai jenis dari jaman dahulu sampai sekarang dengan menggunakan kunci tambahan sebagai pengamanan ekstra. Hal ini pula tidak luput dari pelaku tindakan kriminal untuk memiliki cara mengatasi lemahnya perlindungan yang diberikan pengaman ekstra pada pagar.

Aplikasi sensor sidik jari sudah banyak digunakan sebagai sistem presensi. Seperti aplikasi sensor sidik jari untuk sistem presensi menggunakan Magic Secure 2500 (Naslim Lathif, 2001). Selain itu juga masih digunakan sebagai absensi, sensor sidik jari diaplikasikan untuk absensi pegawai rumah sakit umum daerah Meuraxa (Rina Maulida 2010).

Pintu otomatis berbasis pengunci waktu dengan Motor DC sebagai penggerak membuka dan menutup pintu. Motor DC merupakan alat mekanis sebagai

(19)

penggerak pintu dengan dibantu mikrokontroler sebagai pusat pengendali sistem (Mujiman, 2008).

Cukup banyak aplikasi pengendalian yang dapat diimplementasikan menggunakan Arduino Uno Atmega 328P. Salah satunya seperti penelitian yang dibuat oleh Roza pada tugas akhirnya, yaitu membuat perancangan system pengaturan kecepatan menggunakan zig bee pro berbasis arduino uno atmega 328P (Roza Antoni, 2013).

Pada penelitian ini ingin dibuat kendali pintu otomatis yang memiliki sistem keamanan menggunakan sensor sidik jari, dengan kata lain diinginkan pintu dapat membuka hanya dengan kode dari sidik jari tertentu.

1.2Tujuan Dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Merancang prototype penggerak pintu pagar otomatis menggunakan sensor sidik jari. Sidik jari digunakan sebagai koding aktivasi penggerak motor. 2. Menganalisa konversi daya (watt) motor DC ke beban (kg) pintu pagar untuk

mengetahui berapa besar daya yang mampu menggerakkan beban pagar. 3. Menghitung kecepatan putar motor dc dan torsi motor dc yang optimal

(20)

Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah memberikan keamanan pada pintu pagar suatu bangunan dengan sensor sidik jari dan memberikan manfaat yang lebih efektif dan efisien pada pengguna aplikasi alat ini.

1.3Rumusan Masalah

Masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah, bagaimana membuat prototype penggerak pintu pagar otomatis berbasis Arduino Uno Atmega 328P dengan sensor sidik jari. Masalah teknis yang diperhatikan adalah:

1. Sensor sidik jari membaca pola sidik jari yang sudah tersimpan di dalam memori.

2. Penggunaan driver relay sebagai pengendali dari Motor DC.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Hanya menggunakan alat sensor sidik jari sebagai sistem keamanan, tidak membahas pola sidik jari.

2. Hanya menggunakan Driver relay sebagai pengendali motor dc untuk membuka dan menutup pagar, tidak lebih mendalam.

3. Hanya menggunakan Motor DC dengan kapasitas daya 300W. 4. Tidak menggunakan auto lock door.

(21)

1.5 Hipotesa

Hipotesa dari penelitian ini adalah akan dapat direalisasikan prototype penggerak pintu pagar otomatis berbasis Arduino Uno Atmega 328P dengan sensor sidik jari sebagai keamanannya dan diketahui besar daya motor yang dibutuhkan beban yang akan digerakkan.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

I. PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, tujuan dan manfaat penelitian serta rumusan dan batasan masalah.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Memaparkan pustaka referensi yang akan digunakan penulis dalam mengerjakan Tugas Akhir.

III. METODOLOGI PENELITIAN

Menjelaskan alur kerja dan metode yang digunakan penulis dalam mengerjakan tugas akhir.

(22)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Menyajikan analisis data dan hasil perhitungan yang didapat.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dan saran dari penulis mengenai hasil dari prototype penggerak pintu pagar otomatis berbasis Arduino Uno Atmega 328P dengan sensor sidik jari.

(23)

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sensor Sidik Jari

Sistem biometrik sidik jari merupakan sistem yang paling banyak digunakan saat ini, karena memiliki kecenderungan tingkat akurasi yang tinggi dan mudah diterapkan. Sifat yang dimiliki sidik jari antara lain:

1. Perennial nature, yaitu guratan-guratan pada sidik jari yang melekat pada kulit manusia seumur hidup.

2. Immutability, yaitu sidik jari seseorang tidak pernah berubah, kecuali mendapatkan kecelakaan yang serius.

3. Individuality, pola sidik jari adalah unik dan berbeda untuk setiap orang.

(24)

Ciri khas sidik jari yang digunakan adalah sidik jari yang diidentifikasi dengan cara menganalisis detail dari guratan-guratan sidik jari yang dinamakan “minutiae” (Naslim Lathif, 2001). Minutiae berasal dari bahasa inggris yang artinya barang tidak berarti atau rincian tidak penting dan terkadang diartikan sebagai detil. Minutiae sebenarmya merupakan rincian sidik jari yang tidak penting bagi kita, tetapi bagi sebuah mesin sidik jari itu adalah detil yang diperhatikan.

Gambar 2.2 Definisi sidik jari.

Pemindai sidik jari saat ini sudah banyak digunakan, mulai dari absensi, sebagai access control, hingga sebagai identitas pribadi seperti pada SIM atau passport. Seperti halnya bagian tubuh yang lain, sidik jari terbentuk karena faktor genetic dan lingkungan. Kode genetik pada DNA memberi perintah untuk terbentuknya janin yang secara spesifik membentuk hasil secara acak. Demikian juga halnya dengan sidik jari. Sidik jari memiliki bentuk unik bagi setiap orang. Artinya setiap orang memiliki bentuk sidik jari yang berbeda-beda meskipun terlahir kembar.

(25)

Jadi, walaupun sidik jari terlihat seperti sama bila dilihat sekilas, buat penyidik terlatih atau dengan menggunakan software khusus akan terlihat perbedaannya.

Secara umum, sidik jari dapat dibedakan menjadi beberapa tipe menurut Henry Classification System, yaitu loop patern, whorl pattern, dan arch pattern. Hampir 2/3 manusia memiliki sidik jari dengan loop pattern, 1/3 lainnya memiliki sidik jari dengan whorl pattern, dan hanya 5-10% yang memiliki sidik jari dengan arch pattern. Pola-pola sidik jari seperti ini yang digunakan untuk membedakan sidik jari secara umum. Namun, untuk mesin pembaca sidik jari, perbedaan seperti ini tidak cukup. Karena itulah, mesin sidik jari dilengkapi dengan pengenalan lain yang disebut minutiae.

(26)

Gambar 2.4 Whorl Pattern.

Gambar 2.5 Loop Pattern.

Untuk lebih jelasnya, minutiae pada sidik jari adalah titik-titik yang mengacu kepada crossover (persilangan dua garis), core (putar-balikan sebuah garis), bifurcation (percabangan sebuah garis), ridge ending (berhentinya sebuah garis), island (sebuah garis yang sangat pendek), delta (pertemuan dari tiga buah garis yang membentuk sudut) dan pore (percabangan sebuah garis yang langsung diikuti dengan menyatunya kembali percabangan tersebut sehingga membentuk

(27)

sebuah lingkaran kecil). Mesin pemindai sidik jari akan mencari titik-titik ini dan membuat pola dengan menghubung-hubungkan titik-titik ini. Pola yang didapat dengan menghubungkan titik-titik inilah yang nantinya akan digunakan untuk melakukan pencocokan bila ada jari yang menempel pada mesin sidik jari. Jadi, sebenarnya mesin sidik jari tidak mencocokan pola yang didapat dari minutiae-minutiae ini. Mesin pemindai sidik jari bekerja dengan mengambil gambar dari sidik jari tersebut. Sebenarnya banyak cara dapat dilakukan untuk mengambil gambar sidik jari tersebut namun metode umum yang dilakukan adalah dengan 2 cara yaitu dengan sensor optikal dan kapasitansi.

Inti dari sensor optikal adalah dengan adanya CCD (Charge Couple Device) yang cara kerjanya sama seperti system sensor yang terdapat pada kamera digital dan camcorder. CCD merupakan chip silikon yang terbentuk dari ribuan atau bahkan jutaan diode fotosensitif yang disebut photosites, photodelements atau disebut juga piksel. Tiap photosite menangkap suatu titik objek kemudian dirangkai dengan hasil tangkapan photosite lain menjadi suatu gambar. Bila mengambil contoh pada kamera, saat menekan tombol ‘capture’ pada kamera digital, sel pengukur intensitas cahaya akan menerima dan merekam setiap cahaya yang masuk menurut intensitasnya. Dalam waktu yang sangat singkat tiap titik photosite akan merekam cahaya yang diterima dan diakumulasikan dalam sinyal elektronis. Gambar yang sudah dikalkulasikan dalam gambar yang sudah direkam dalam bentuk sinyal elektronis akan dikalkulasi untuk kemudian disimpan dalam bentuk angka-angka digital. Angka tersebut akan digunakan untuk menyusun gambar ulang untuk ditampilkan kembali. Perekaman gambar yang dilakukan oleh CCD

(28)

sebenarnya dalam format ‘grayscale’ atau monochrome dengan 256 macam intensitas warna dari putih sampai hitam.

Sensor kapasitif bekerja berdasarkan prinsip pengukuran kapasitansi dari material yang dipindai. Material tersebut bisa saja besi, baja, alumunium, tembaga, kuningan bahkan hingga air. Berbeda dengan pemindai optikal yang menggunakan cahaya, pemindai kapasitif menggunakan arus listrik untuk mengukur besarnya kapasitas.

Gambar 2.6 Sensor kapasitif.

Diagram di atas menunjukkan sebuah sensor kapasitif sederhana. Dimana sensor dibuat dari beberapa chip semi konduktor pada sebuah sel yang tipis. Setiap sel memiliki tempat konduktor yang ditutupi dengan lapisan isolasi. Sensor tersebut terhubung dengan sebuah integrator yang dilengkapi dengan inverter penguat yang dapat menterjemahkan sehingga pada akhirnya akan membentuk sidik jari yang sedang dipindai. Setelah mesin pemindai sidik jari menyimpan image atau gambar yang diambil, mesin kemudian melakukan ‘searching minutiae’ atau mencari titik-titik minutiae.

(29)

Gambar 2.7 Searching minutiae.

Gambar 2.8 Before match.

(30)

Gambar 2.10 Matched result

Jika mesin sidik jari mendapat pola yang sama maka proses identifikasi sudah berhasil. Tidak semua minutiae harus digunakan dan pola yang ditemukan tidak harus sama, maka kita dapat menyimpulkan bahwa posisi jari kita pada saat identifikasi pada mesin sidik jari juga tidak harus persis sama dengan pada saat kita menyimpan data sidik jari kita pertama kali pada mesin tersebut. Pemindai sidik jari optikal dan kapasitif dianggap menghasilkan tingkat keamanan yang tinggi, karena tidak bisa dipalsukan dengan foto copy sidik jari, sidik jari tiruan, atau bahkan dengan cetak lilin yang mendetil dengan guratan-guratan kontur sidik jari sekalipun (Joyner R. Oroh, 2014)

Sidik jari merupakan salah satu sistem biometri yang saat ini tersedia selain retina mata, wajah, dan sistem biometri lainnya. Identifikasi sidik jari telah diakui sebagai identifikasi yang canggih karena sidik jari masing-masing manusia sangat unik dan berbeda satu dengan lainnya. Identifikasi sidik jari sebelumnya telah digunakan untuk bidang forensik, investigasi kriminal, dan identifikasi anggota badan. Kelebihan identifikasi biometrik diharapkan dapat menjadi solusi atas kelemahan proses identifikasi personal, sehingga dapat memberikan pelayanan

(31)

dan kemudahan. Proses identifikasi personal memiliki dua tahapan, yaitu proses verifikasdi dan proses pengenalan. Proses verifikasi dilakukan dengan memasukkan tokes, seperti kartu paspor, SIM, kartu kredit, ATM, dan sebagainya. Sedangkan pada proses pengenalan, memberikan pengenalan dengan menggunakan password, PIN, dan sebagainya. Sebagai contoh kartu ATM, proses identifikasi saat memasukkan kartu ke dalam mesin ATM. Sedangkan proses pengenalan yaitu pada saat memasukkan PIN ATM. Proses ini memiliki kelemahan saat proses verifikasi yaitu hilang, lupa, dan salah menempatkan. Sedangkan pada tahap pengenalan terjadi kelupaan PIN dan atau PIN tersebut pernah diubah, dapat ditebak orang lain. Hal ini merujuk pada data pencurian ATM sebesar 25%. Pada sistem biometrik, tahapan prosesnya mengidentifikasi individu-individu berdasarkan keunikan pribadi. Seperti sensor sidik jari yang berbeda tiap manusia. Pengidentifikasi biometrik dianggap lebih handal dibandingkan identifikasi personal. Mekanisme awal yaitu fase penyimpanan (enrollment). Pada fase ini masukan akan dipindai oleh sensor biomterik yang merupaka repreentasi karakteristik digital. Kemudian fase pencocokan. Selanjutnya disimpan dalam database yang diubah menjadi representasi digital. Pada sensor sidik jari yang digunakan, database penyimpanan terdapat pada sensor sidik jari tersebut. Pada fase pengenalan, karakteristik indivdu dibaca oleh sensor. Selanjutnya dikonversi ke format digital. Selanjutnya dicocokkan dengan identifikasi individu. Kelebihan sistem biometrik khususnya sensor sidik jari dibandingkan dengan sistem identifikasi personal yaitu:

1. Bersifat permanen, tidak dapat diubah.

(32)

3. Tidak bisa disalahgunakan oleh orang lain. 4. Praktis dan mudah.

Kekurangan yang dimiliki sensor sidik jari antara lain:

1. Tidak bisa memindai saat kondisi jari basah dan berdebu.

2. Terjadi kesalahan pencocokan dan ketidakcocokan. (Eko Adi Sarwoko, 2006)

2.2. Arduino Uno R3

Arduino Uno merupakan papan mikrokntroler yang berbasis ATmega 328P. Mempunyai 14 digital input/output, yang 6 pin bisa digunakan sebagai keluaran PWM, 6 analog input, 16 MHz osilator Kristal, penghubung USB, power jack, ICSP header, dan tombol reset. Bagian ini sangat dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler. Contoh, menghubungkan Arduino ke komputer dengan kabel USB atau memberikan tegangan AC ke DC adaptor atau baterai untuk memulainya. Perbedaan mendasar dari sebelumnya adalah tidak menggunakan chip FTDI dan sebagai gantinya mengunakan Atmega8U2 yang diprogram sebagai converter USB-to-serial. Perubahan ini cukup membantu dalam instalasi software Arduino.

(33)

Gambar 2.11 Arduino Uno R3.

Mikrokontroler : ATmega328P

Tegangan operasi : 5V

Tegangan masukan : 7-12 V Batas tegangan masukan : 6-20 V

Digital I/O pin : 14 (6 bisa digunakan sebagai keluaran PWM) Pin masukan analog : 6

Arus DC per pin I/O : 40 mA Arus DC untuk pin 3,3V : 50 mA

32 KB (ATmega 328) 0,5 KB digunakan untuk flash memory

SRAM : 2 KB (ATmega328)

EEPROM : 1 KB (ATmega328)

Clock speed : 16 MHz

Arduino merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler yang bersifat open source. Di dalam rangkaian board arduino terdapat mikrokontroler AVR seri

(34)

ATmega 328 yang merupakan produk dari atmel. Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board mikrokontroler lainnya selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrograman berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan pemakainya ketika memrogram mikrokontroler di dalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain masih membutuhkan rangkaian laoder terpisah untuk memasukan program ketika memrogram mikrokontroler. Port USB tersebut bisa juga digunakan 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 mikrokontroler. (www.arduino.cc)

(35)

2.3. ATmega 328P

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori, dan perlengkapan input output. Dengan kata lain adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Cara kerjanya yaitu membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan computer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiah disebut pengendali kecil di mana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.

Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara otomatis. Dengan mengurangi biaya, ukuran, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik menjadi lebih ekonomis. Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen ektsternal yang kemudian disebut degnan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimum paling tidak dibuthkan sistem clock dan reset. Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan unttuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontoler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri.

(36)

Mikrokontroler yang digunakan pada penelitian ini adalah ATmega 328P jenis AVR. ATmega 328P meruapakan mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC yang di mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari arsitektur CISC. Mikrokontroller ATmega 328P memiliki kemudahan program dengan menggunakan program bahasa C dan download program antara PC dengan mikrokontroller sangat cepat. Mikrokontroller ATmega 328P memiliki 23 pin yang sudah terintegrasi dengan Board Arduino Uno R3. Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:

1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

2. 32 x 8-bit register serba guna.

3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 Mhz.

4. 32 KB flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memory.

5. Memiliki EEPROM sebesar 1 KB. 6. Memilik SRAM sebesar 2 KB.

Mikrokontroler ATmega 328P memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi–instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, di mana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi–instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada

(37)

ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. Enam dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.

Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register–register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. (www.atmel.com)

(38)

(39)

Gambar 2.13 Konfigurasi ATmega 328P.

2.4Sensor Jarak PING

Sensor jarak ping adalah sensor 40 kHz produksi parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5v dan ground.

(40)

Sensor jarak PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik selama 200µs kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor jarak PING memancarkan gelombang ultrasonic sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali. Berikut spesifikasi sensor jarak ultrasonik ping:

a. Jarak pengukuran antara 3cm – 3m.

b. Input trigger-positive TTL pulse, 2µs min, 5µs tipikal. c. Echo hold off 750µs dari fall of trigger pulse.

d. Delay before next measurement 200µs.

e. Burst indicator LED menampilak aktifitas sensor.

Sensor jarak PING mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonic selama 200µs kemudian mendeteksi pantuannya. Sensor jarak PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan timeout minimanl 2µs). gelombang utrasonik ini melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor. Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonic dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonic untuk 2 kali jarak ukur dengan obyek. (Pahala Alpha Rinaldo Simbolon, 2011)

2.5 Motor DC

Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip

(41)

pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator arus searah akan bekerja baik pula sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.

Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat. Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya.

Penggunaan motor arus searah akhir-akhir ini mengalami perkembangan, khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Motor arus searah digunakan secara luas pada berbagai motor penggerak dan pengangkut dengan kecepatan yang bervariasi yang membutuhkan respon dinamis dan keadaan steady-state. Motor arus searah mempunyai pengaturan yang sangat mudah dilakukan dalam berbagai kecepatan dan beban yang bervariasi. Itu sebabnya motor arus searah digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan pada motor arus searah dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil arus yang mengalir pada jangkar menggunakan sebuah tahanan.

(42)

(a) (b)

(c)

Gambar 2.15 Pengaruh Penempatan Koonduktor.

Setiap konduktor yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus yang mengalir dalam konduktor.

Pada Gambar 2.15(a) menunjukkan sebuah medan magnet seragam yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan.. Sedangkan Gambar 2.15(b) menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garis-garis gaya fluksi) disekelilingnya.

Jika konduktor yang dialiri arus tersebut ditempatkan di dalam medan magnet seragam, maka interaksi kedua medan akan menimbulkan medan yang tidak

(43)

seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.15(c). Sehingga kerapatan fluksi akan bertambah besar di atas sebelah kanan konduktor (dekat kutub selatan) dan di bawah sebelah kiri konduktor (dekat kutub utara) sedangkan kerapatan fluksi menjadi berkurang di atas sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor. Kerapatan fluksi yang tidak seragam ini menyebabkan konduktor di sebelah kiri akan mengalami gaya ke atas, sedangkan konduktor di sebelah kanan akan mengalami gaya ke bawah. Kedua gaya tersebut akan menghasilkan torsi yang akan memutar jangkar dengan arah putaran searah dengan putaran jarum jam.

Gambar 2.16 Prinsip Kerja Motor DC.

Gambar di atas merupakan gambaran dari prinsip kerja motor dc. Berdasarkan gambar diatas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor–konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Misalkan kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (If).

(44)

Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama yang dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis–garis fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari hukum Lorenzt kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (Ia), kerapatan fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar.

Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan memotong fluksi utama maka sesuai dengan hukum induksi elektromagnetis maka pada kumparan jangkar akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan kepada jangkar atau tegangan terminal (Zuhal, 1998)

Karakteristik yang dimiliki suatu motor dc dapat digambarkan melalui kurva daya dan kurva torsi/kecepatannya, dari kurva tersebut dapat dianalisa batasan-batasan kerja dari motor serta daerah kerja optimum dari motor tersebut.

(45)

Gambar 2.17 Kurva torsi dan kecepatan

Dari gambar 4.7 di atas terlihat hubungan antara torsi dan kecepatan suatu motor dc tertentu. Dari grafik terlihat bahwa torsi berbanding terbalik dengan kecepatan putaran. Dengan kata lain terdatpat trade off antara besar torsi yang dihasilkan motor dengan kecepatan putaran motor. Dua karakteristik penting terlihat dari grafik yaitu:

1. Stall torque, menunjukkan titik pada grafik di mana torsi maksimum tetapi tidak ada putaran pada motor.

2. No load speed, menunjukkan titik pada grafik di mana terjadi kecepatan putar maksimum tetapi tidak ada beban pada motor.

Analisa terhadap grafik dilakukan dengan menghubungkan kedua titik tersebut dengan sebuah garis, di mana persamaan garis tersebut dapat ditulis di dalam fungsi torsi atau kecepatan sudut.

(46)

………(2.1) ……….(2.2) Dengan memasukan persamaan torsi dan kecepatan ke dalam persamaan daya diperoleh (Ranti Permata Sari, 2010):

………(2.3) ………..(2.4)

Dari persamaan daya terlihat bahwa daya merupakan perkalian antara torsi dan kecepatan sudut. Dimana di dalam grafik ditunjukkan oleh luas daerah persegi di bawah kurva torsi dan kecepatan. (Ranti Permata Sari, 2010)

(47)

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakansanakan mulai bulan Januari 2014 – Juni 2014, bertempat di Laboratorium Konversi Energi Elektrik, Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Universitas Lampung.

3.2 Alat Dan bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 4 buah LED dengan warna putih, 5 buah relay 12 volt, 8 buah resistor 10 kOhm, 4 buah resistor 1 kOhm, IC ULN 2003, 7 buah penghubung, sensor sidik jari, 2 Mikrokontroler ATmega 328P, 2 board Arduino Uno R3, Motor DC, Power Supply, pcb, solder, tachometer, multimeter digital, 2 limit switch, dan sensor jarak PING.

3.3 Blok Diagram

Dalam penelitian ini sangat dibutuhkan blok diagram agar dapat mempermudah untuk mengerjakan skripsi yang dikerjakan. Blog diagram penelitian disajikan pada gambar 3.1

(48)

Gambar 3.1 Diagram Blok Rancangan.

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Sidik Jari.

Sensor Sidik Jari

(49)

Gambar 3.3 Rangkaian Kontrol 1.

Gambar 3.4 Rangkaian Kontrol 2. PB0/ICP1/CLKO/PCINT0 14 PB1/OC1A/PCINT1 15 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PD1/TXD/PCINT17 3 PD0/RXD/PCINT16 2 PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 ATMEGA328P PB0/ICP1/CLKO/PCINT0 14 PB1/OC1A/PCINT1 15 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PD1/TXD/PCINT17 3 PD0/RXD/PCINT16 2 PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 ATMEGA328P A B C D E F G I J H

(50)

Gambar 3.5 Rangkaian Driver Relay.

Gambara 3.6 Rangkaian Sensor Jarak PING.

R1 R2 R3 R4 1B 1 1C 16 2B

2 _2C 15

3B 3

3C 14 4B

4 _4C 13

5B 5

5C 12 6B

6 _6C 11

7B 7 7C 10 COM 9 U1 ULN2003A V1 12V D1 DIODE R5 1k D2 LED R6 1k D3 G5CLE-1-DC12 RL2 R7 1k D4 LED R8 1k D5 LED RL3 G5CLE-1-DC12 RL4 R10

SENSOR JARAK PING

C E D F G R Q P M K L O N J

(51)

POWER SUPPLY

15-30V

RL5 G5CLE-1-DC12

R9 D6

Gambar 3.7 Rangkaian Limit Switch 1 dan 2.

Gambar 3.8 Rangkaian Motor DC.

LIMIT SW2

LIMIT SW 1 R11

R12

MOTOR DC

M P Q R

I H

O N

(52)

35 R1 R2 R3 R4 1B

1 _1C 16 2B

2 _2C 15 3B

3 _3C 14 4B

4 _4C 13 5B

5 _5C 12 6B

6 _6C 11 7B

7 _7C 10 COM 9 U1 ULN2003A V1 12V D1 DIODE R5 1k D2 LED R6 1k D3 RL1 G5CLE-1-DC12 RL2 R7 1k D4 LED R8 1k D5 LED RL3 G5CLE-1-DC12 RL4 PB0/ICP1/CLKO/PCINT0 14 PB1/OC1A/PCINT1 15 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PD1/TXD/PCINT17 3 PD0/RXD/PCINT16 2 PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 ATMEGA328P + 8 8

.8 MOTOR DC

POWER SUPPLY 15-30V RL5 G5CLE-1-DC12 R9 D6 R10 LIMIT SW2

LIMIT SW 1 _R11

R12

SENSOR JARAK PING PB3/MOSI/OC2A/PCINT3

17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 ATMEGA328P G a m b ar 3.9 R an g k aian S ke matik Protot ype P aga r O tom ati s.

(53)

Gambar 3.9 merupakan rangkaian keseluruhan sistem. Data dari sensor sidik jari masuk ke port D0 dan D1 pada mikrokontroler 1. Kemudian port D4 sampai D7 digunakan sebagai luaran ke driver relay yang akan mengendalikan relay 1 sampai relay 4 untuk mengatur arah putaran motor dc dengan metode pembalikan polaritas catu daya atau power supply motor. Kombinasi relay 1 dan relay 3 digunakan untuk mengatur putaran motor kearah kiri atau berlawanan jarum jam. Kombinasi relay 2 dan relay 4 untuk mengatur putaran motor kearah kanan atau searah jarum jam. Limit switch 1 masuk ke port D6 mikrokontroler 2, limit switch 2 masuk ke port B0, dan sensor jarak ping masuk ke port D4. Kemudian port D2 digunakan sebagai luaran ke driver relay yang akan mengendalikan relay 5 untuk menghentikan putaran motor dengan cara memutus catu daya atau power supply motor saat putaran motor kearah kanan atau kiri sudah mencapai jarak maksimal hingga menyentuh limit switch 1 atau limit switch 2, dan saat sensor jarak ping mendeteksi ada benda di depannya yang berjarak kurang dari 50 cm dari sensor.

Prinsip kerja alat prototype ini melakukan penyimpanan data sidik jari. Dengan cara menghubungkan control berupa arduino uno r3 atmega 328P dengan sensor sidik jari dengan tegangan masuk +5 vdc, kemudian memasukkan urutan program penyimpanan. Langkah selanjutnya yaitu, menempelkan jari yang sidik jarinya ingin disimpan dan dipindai. Penyimpanan data sidik jari ini berupa gambar kemudian diubah menjadi data digital.

1 0

(54)

Dari gambar 3.10 dapat terbaca sinyal digital yang terjadi saat proses penyimpanan. Pada saat sensor menyala kondisinya 0 kemudian saat membaca sidik jari kondisinya 1 dengan waktu pembacaan. Kemudian kembali ke kondisi 0 saat pembacaan, kemudian kembali ke kondisi 1 saat meminta konfirmasi sidik jari yang sama untuk melakukan penyimpanan lalu kembali ke kondisi 0 saat kondisi siaga untuk melakukan penyimpanan data berikutnya. Data sidik jari yang tersimpan diberikan penamaan atau id berupa bilangan asli (0,1,2,3,…., 162). Data gambar disimpan pada memori yang terdapat di sensor sidik jari. Selanjutnya mengecek data penyimpanan dengan memasukan urutan program pembacaan sidik jari. Berikut gambar sinyal digitalnya.

1 0

Gambar 3.11 Sinyal digital saat pembacaan sidik jari tersimpan. 1

Gambar 3.12 Sinyal digital saat pembacaan sidik jari tidak tersimpan. Gambar 3.11 dan gambar 3.12 merupakan kondisi sinyal saat pembacaan data sidik jari. Selanjutnya memrogram kontrol untuk mengendalikan driver relay sehingga dapat menggerakan motor dc. Memasukkan urutan program kombinasi urutan program pemindaian sidik jari dan pengendali driver relay. Berikut merupakan gambar sinyalnya.

(55)

1 0

Gambar 3.13 Sinyal digital saat proses prototype dengan sidik jari tersimpan terbaca.

1 0

Gambar 3.14 Sinyal digital saat proses prototype dengan sidik jari tidak tersimpan.

Pada gambar 3.13 merupakan sinyal digital yang terjadi saat sensor memindai sidik jari tersimpan kemudian memberikan sinyal digital untuk mengendalikan driver motor sehingga motor bergerak maju. Pada saat kondisi 0 merupakan kondisi dimana delay waktu yang diberikan untuk bergerak mundur. Kembali lagi pada kondisi 1 yaitu pada saat driver motor menggerakan motor dc mundur. Saat benda menghalangi pagar atau berada di tengah lintasan, sensor jarak ping akan memindai benda tersebut dan memutuskan tegangan motor dc. Sehingga pagar tidak akan bergerak menutup saat benda menghalangi pagar atau berada di tengah lintasan pagar. Limit switch 1 dan 2 berfungsi untuk memutus tegangan motor dc saat pagar menekan kedua tombol tersebut. Limit switch 1 dan 2 berfungsi sebagai proteksi untuk mencegah arus yang besar pada motor dc.

(56)

Tabel 3.1 Desain rencana kontrol

NO AKTIFITAS OUTPUT KONDISI

1 Jika sensor sidik jari mendeteksi koding yang tidak sesuai

Sensor sidik jari

(A) bernilai 0 Pagar Diam

2 Jika sensor sidik jari mendeteksi koding yang sesuai

Sensor sidik jari (A) bernilai 1

1. Pagar Bergerak selama 6 detik membuka 2. Pagar Diam

selama 10 detik 3. Pagar Bergerak selama 6 detik menutup 3 Jika sensor jarak ping tidak mendeteksi

benda di tengah lintasan

Sensor jarak PING (J) bernilai 0

Pagar Bergerak menutup pagar

4 Jika sensor jarak ping mendeteksi benda di tengah lintasan

Sensor jarak PING (J) bernilai 1

Pagar Diam sampai benda tidak ada

5 Jika limit switch 1 dan 2 tidak tertekan oleh pagar

Limit Switch 1 (I) dan Limit Switch 2 (H) bernilai 0

Pagar tetap berhenti namun motor dc memilik arus yang sangat besar karena torsi dan putarannya tertahan

6 Jika limit switch 1 dan 2 tertekan oleh pagar

Limit Switch 1 (I) dan Limit Switch 2 (H) bernilai 1

Pagar berhenti karena limit switch 1 dan 2 memutuskan tegangan yang mengalir ke motor dc

(57)

Gambar 3.15 Kondisi pagar diam

Gambar 3.16 Kondisi pagar membuka dan diam karena delay waktu.

Gambar 3.17 Kondisi pagar dari membuka bergerak ke menutup tanpa benda menghalangi.

(58)

3.4 Metode/Prosedur Kerja

Dalam penelitian ini, langkah-langkah kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut:

3.4.1 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk mempelajari berbagai sumber referansi atau teori yang berkaitan dengan pengaruh beban pada putaran motor:

a. Besarnya daya terhadap beban pagar

b. Pengaruh kecepatan pada tegangan, waktu, dan arus 3.4.2 Rangkaian Driver Relay

Pada alat yang dibuat memiliki rangkaian yang dapat membolak-balikkan arah putaran motor atau polaritas. Pada gambar 3.5 terdapat 4 buah relay yang digunakan sebagai switching dengan membalikkan polaritas. Lampu indicator atau LED akan membantu mengetahui kondisi relay yang bekerja. Pada rangkaian ini, selain relay terdapat juga beberapa komponen lainnya seperti resistor. Resistor yang digunakan sebelum ic uln 2003 dihubungkan ke arduino. Fungsi dari resistor sebagai penyetabil tegangan dan arus yang masuk ke rangkaian. Masukan yang berasal dari kaki arduino akan terhubung dengan ic uln 2003, dengan melihat datasheet. Arus dan tegangan dapat dihitung dengan,

Tegangan kerja = 1,4 Volt

Arus kerja = 0.5 mA – 0.35 mA Sehingga,

(59)

Dimana: Rd = Resistor (R1, R2, R3, R4) Vs = Tegangan Sumber

Vd = Tegangan Kerja ic I = Arus Kerja ic

Sehingga dapat nilai R sebagai berikut: Rd = (Vs – Vd) / I

= (5 - 1.4) / 0.35 mA = 10285.71 Ω

= 10.285 kΩ = 10 kΩ

Maka, nilai resistor yang digunakan sebelum ic uln 2003 yaitu 10kΩ. Sedangkan pada resistor (R5, R6, R7, R8) yang berada sebelum led berfungsi sebagai penghambat arus listrik, sehingga arus yang melewati led diperkecil. Di bawah ini perhitungan untuk resistor sebelum led,

Rk = (Vs –Vd) / I ……….(3.2)

Dimana: Rk = Resistor ( R5, R6, R7, R8) Vs = Tegangan Sumber

Vd = Tegangan Kerja led I = Arus Kerja led

Pada rangkaian, led yang digunakan berwarna putih, sehingga tegangan kerjanya antara 3.0 volt - 3.6 volt. Sedangkan arus kerja led antara 10 mA – 20 mA. Di bawah ini perhitungan penentuan nilai resistor,

Rk = (Vs – Vd) / I = (12 – 3) / 0.01

(60)

= 900Ω

Nilai resistor yang didapat yaitu 900Ω, dimaksimalkan dengan menggunakan resistor 1 kΩ. Jadi, resistor yang digunakan sebelum led 1 kΩ.

3.4.3 Rancangan Sensor Sidik Jari

Pada penelitian ini menggunakan sensor sidik jari atau fingerprint yang berfungsi sebagai indikator putaran motor dc. Sensor sidik jari ini sebagai perintah untuk menjalankan motor dc.

Prinsip kerja sebuah modul fingerprint yaitu bekerja dengan otak utama berupa chip DSP yang melakukan image rendering, kemudian mengkalkulasi, feature-finding, dan searching pada data yang sudah ada. Output sensor ini berupa TTL serial yang memungkinkan dapat dihubungkan dengan Arduino maupun mikrokontroler lainnya. Sensor ini mampu menyimpan hingga 163 sidik jari pada memori internalnya. Sensor ini dilengkap dengan led merah pada lensa yang akan menyala sebagai indicator pengambilan gambar berlangsung. Berikut data spesifikasi sensor sidik jari,

 Sumber tegangan = 3.6 – 6.0 Vdc

 Arus = 120 – 150 mA

 Waktu membaca = <1.0 detik

 Kapasitas = 162 sidik jari

 Interface = TTL serial

 Temperature = -20 - +500C

(61)

 Berat = 20 gram

3.4.4 Rancangan Pagar Otomatis

Pagar adalah struktur tegak yang dirancang untuk membatasi atau mencegah gerakan melintasi batas yang dibuatnya. Pagar memiliki beberapa kegunaan, misal pada rangkaian ini menggunakan pagar pengaman yang berguna untuk menghindari pelanggar batas atau pencuri, mencegah anak-anak dan hewan peliharaan untuk lari. Pada penelitian ini menggunakan pagar berbahan besi dengan panjang 1m, lebar, 50cm, dan menggunakan 4 buah roda. Pagar ini terhubung dengan motor dc dengan gir dan rantai sebagai alat penggerak pagar. Dapat dilihat pada gambar 3.3

Gambar 3.19 Pagar Yang Terhubung Dengan Motor DC. 3.4.5 Pengujian Alat

Pengujian rangkaian subsistem ini dilakukan untuk menguji kinerja masing-masing subsistem.

(62)

Pengujian pada sensor sidik jari ini dilakukan dengan cara memasukkan 5 buah sidik jari. Kemudian sensor membaca dan menyimpannya ke dalam memori yang terdapat pada sensor. 5 buah sidik jari tersebut yaitu ibu jari, jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking. Semuanya merupakan jari yang ada pada tangan kanan. Dengan penamaan id 0, 1, 2, 3, dan 4 secara berurutan dari ibu jari sampai jari kelingking. 3.4.5.2 Pengujian Driver Relay

Pengujian rangkaian driver motor ini sebagai switching relay dengan cara memberikan masukan sebagai sumber utama dan memberikan trigger pada pin-pin yang dihubungkan ke pin arduino. Pengujian ini dilakukan untuk memastikan pengendali motor dalam hal ini arduino uno r3 dengan Atmega328P bekerja dengan baik. Proses pengujian dilakukan degnan memasukkan program ke mikrokontroler yang terhubung ke motor dc. Dikatakan programa dapat berjalan dengan baik apabila motor dc dapat membalik arah putaran dan berhenti sesuai delay waktu yang diberikan.

3.4.5.3 Pengujian Sensor Jarak PING

Pengujian ini dilakukan agar motor tidak menggerakkan pagar saat ada benda yang berhenti di tengah lintasan pagar. Ketika ada benda yang berhenti di tengah lintasan

(63)

pagar pada jarak terjauh yang terdeteksi yaitu 50 cm sampai 5 cm, maka sensor jarak ini akan memerintahkan kontrol untuk memutus tegangan driver motor dan tegangan masukan ke motor dc

3.4.5.4 Pengujian Motor DC

Pengujian ini dilakukan dengan cara mengukur nilai putaran dengan masukan tegangan yang berurutan, dari tegangan terendah sampai tegangan tertinggi, sesuai respon putaran motor. Penentuan nilai tersebut akan dibandingkan dengan waktu dan beban pada motor.

3.5Pengujian Keseluruhan Sistem

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui semua subsistem apakah sudah berhasil atau tidak. Dengan menjalankan semua system yang telah dirangkai dan diprogram. Dalam pengujian model ini dilakukan dengan mengganti sumber tegangan dari terendah sampai tertinggi.

3.6 Analisis dan Simpulan, Serta Pembuatan Laporan

Setelah melakukan semua tahapan, tahapan paling akhir yaitu membuat analisi dan simpulan dari penelitian dan percobaan yang dibuat dan dituangkan dalam bentuk laporan.

(64)

MULAI

SENSOR SIDIK JARI

PENYIMPANAN DATA

SESUAI/TIDAK SESUAI

SELESAI YA

TIDAK

(65)

MULAI

SENSOR SIDIK JARI

MEMINDAI SIDIK JARI

SESUAI/TIDAK SESUAI

SELESAI

TIDAK

Driver relay bekerja

MOTOR DC BERGERAK MAJU DAN MUNDUR

(66)

MULAI

SENSOR Jarak Ping

MENDETEKSI BENDA

SESUAI/TIDAK SESUAI

SELESAI

TIDAK

MEMUTUS TEGANGAN

MOTOR DC BERHENTI

(67)

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1SIMPULAN

Dari hasil penelitian prototype penggerak pintu pagar otomatis berbasis arduino uno R3 Atmega 328P dengan sensor sidik jari, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Prototype penggerak pintu pagar otomatis dengan sensor sidik jari sebagai koding aktivasi telah berhasil dibuat. Dengan menggunakan sensor jarak untuk menghentikan putaran motor saat ada benda di tengah lintasan pagar dan saklar yang memutus sumber tegangan masuk ke motor dc saat pagar telah berada di ujung lintasan pagar pada kondisi membuka dan menutup.

2. Dengan beban pagar sebesar 10 kg, panjang lintasan 2 m, diameter gir 5 cm, panjang rantai 0,95 m, jumlah mata gigi 14, daya motor sebesar 300 watt, dan tegangan masukan dari 15,2 Vdc – 35 Vdc. Kondisi optimal saat kondisi motor dc menggerakan pagar secara forward dan backward yaitu antara rentang tegangan 18,3 Vdc – 21,6 Vdc.

3. Dengan beban pagar sebesar 10 kg, panjang lintasan 2 m, diameter gir 5 cm, panjang rantai 0,95 m, jumlah mata gigi 14, daya motor sebesar 300 watt, dan kecepatan putar pada plat nama 2000 rpm. Secara matematis, motor dc yang digunakan pada penelitian ini dapat menggerakkan benda maksimal sebesar

(68)

69,02 kg. Pada penelitian, prototype ini hanya mampu menggerakan benda sebesar 50 kg karena konstruksi benda yang kurang sempurna dan pergesekan antara gir dan rantai.

5.2SARAN

Dengan melihat ada beberapa kekurangan dalam pembuatan prototype penggerak pintu pagar otomatis ini maka penulis menyarankan untuk pembuatan prototype ini dengan menambahkan autolock saat pagar menutup karena tanpa autolock pagar masih bisa digerakkan dengan cara didorong. Untuk kemanan yang lebih canggih sebaiknya memadukan sistem biometrik lainnya, yaitu memadukan biometrik sidik jari dengan wajah, dan mata. Desain yang digunakan disarankan juga lebih rapi agar tidak ada kendala saat motor dc bergerak forward atau backward. Melakukan pengambilan data menggunakan gir yang memiliki diameter berbeda agar ada pembanding untuk beban yang digerakkan.

(69)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Arduino Uno. Arduino. Milan.

http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno (dibuka pada: 1 Desember 2013)

Anonim. 2014.ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/PDatasheet Sumary. Atmel. California.

www.atmel.com.Datasheet AVR ATMega 328P (dibuka pada: 1 Januari 2014)

Antoni, Roza. 2013. Perancangan Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Zig Bee Pro Berbasis Arduino Uno ATmega 328P. (Skripsi). Universitas Maritim Raja Ali Haji. Tanjung Pinang.

Lathif, Naslim. 2001. Aplikasi Sidik Jari Untuk Sistem Presensi Menggunakan Magic Secure 2500. (Makalah Seminar Tugas Akhir). Universitas Diponegoro. Semarang.

Maulida, Rina. 2010. Pemanfaatn Absensi Sidik Jari Digital (Fingertec) Pada Rumah Sakit Umum Daerah Meuraxa. (Laporan Kuliah Kerja Praktik). Universitas Syiah Kuala. Banda Aceh.

Mujiman. 2008. Pintu Otomatis Berpengunci Waktu Berbasis Mikrokontroler AT89C51. (Jurnal Teknologi, Vol. 1, No. 1, 2008: 58-67). Institut Sain dan Teknologi AKPRIND. Yogyakarta

Oroh, Joyner R. 2104. Rancang Bangun Sistem Keamanan Motor Dengan Pengenalan Sidik Jari. (e-Journal Teknik Elektro dan Komputer (2014), ISSN 2301-8402). Universitas Sam Ratulangi. Manado.

(70)

74 Sarwoko, Eko Adi. 2006. Mekanisme Sistem Identifikasi Biometrik. (Prosiding

Seminar Nasional SPMIPA). Universitas Diponegoro. Semarang.

Simbolon, Pahala Alpha Rinaldo. 2011. Aplikasi Sensor Ultrasonik Sebagai Pengendali Level Ketinggian Air Secara Otomatis Dengan Menggunakan Mikrokontroler ATmega 8535. (Tugas Akhir). Universitas Sumatera Utara. Medan

Sularso. 1978. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta.

(1)

SENSOR SIDIK JARI

MEMINDAI SIDIK JARI

SESUAI/TIDAK SESUAI

SELESAI

TIDAK

Driver relay bekerja

MOTOR DC BERGERAK MAJU DAN MUNDUR

(2)

MULAI

SENSOR Jarak Ping

MENDETEKSI BENDA

SESUAI/TIDAK SESUAI

SELESAI

TIDAK

MEMUTUS TEGANGAN

MOTOR DC BERHENTI

(3)

5.1SIMPULAN

Dari hasil penelitian prototype penggerak pintu pagar otomatis berbasis arduino uno R3 Atmega 328P dengan sensor sidik jari, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

(4)

69,02 kg. Pada penelitian, prototype ini hanya mampu menggerakan benda sebesar 50 kg karena konstruksi benda yang kurang sempurna dan pergesekan antara gir dan rantai.

5.2SARAN

(5)

Anonim. 2013. Arduino Uno. Arduino. Milan.