Perancangan Alat Hitung Pengunjung Perpustakaan Menggunakan Sensor Pir Dan Bluetooth Berbasis Arduino Uno
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Tujuan membuat “ALAT PENGHITUNG PENGUNJUNG RUANGAN DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR PIR DAN BLUETOOH BERBASIS ARDUINO UNO
“adalah untuk merealisasikan perancangan hardware, software dan mengetahui banyak
pengunjung di suatu ruangan ,misalnya perpustakaan .
Biasanya penjaga kurang memperhatikan kapasitas ruangan dengan jumlah
pengunjung yang masuk, sehingga menyebabkan ruangan tersebut kelebihan pengunjung. •
Sementara itu teknologi sudah semakin maju sehingga dapat digunakan untuk
menyelesaikan beragam masalah manusia. Hal-hal yang harus dilakukan terus-menerus ini,
dapat digantikan dengan penerapan alat penghitung jumlah pengunjung ruang.
Membuat suatu alat penghitungan jumlah pengunjung ruang pertunjukkan sirkus
yang berbasis arduino yang dilengkapi dengan sensor PIR yang berfungsi untuk
mendeteksi halangan berupa obyek manusia. Membantu manusia dalam melakukan
perhitungan jumlah pengunjung ruang, bahkan dengan mudah memberi nilai batasan
kapasitas yang diinginkan dari ruangan yang akan diterima oleh smartphone.
Smartphone (telepon cerdas) adalah telepon genggam yang mempunyai
kemampuan tingkat tinggi, kadang-kadang dengan fungsi yang menyerupai komputer.
Belum ada standar pabrik yang menentukan arti telepon cerdas. Bagi beberapa orang,
telepon pintar merupakan telepon yang bekerja menggunakan seluruh perangkat lunak
sistem operasi yang menyediakan hubungan standar dan mendasar bagi pengembang
aplikasi. Bagi yang lainny.
telepon cerdas hanyalah merupakan sebuah telepon yang menyajikan fitur canggih
seperti surel (surat elektronik), internet dan kemampuan membaca buku elektronik (ebook) atau terdapat papan ketik (baik sebagaimana jadi maupun dihubung keluar) dan
penyambung VGA. Dengan kata lain, telepon cerdas merupakan komputer kecil yang
mempunyai kemampuan sebuah telepon.
Bluetooth merupakan sebuah teknologi komunikasi wireless yang beroperasi
dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific and Medical) dengan
Universitas Sumatera Utara
menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mampu menyediakan layanan
komunikasi data dan suara secara real-time antara host- host bluetooth dengan jarak
jangkauan layanan sekitar 10meter.
Prinsip kerja alat ini menggunakan bluetooth berbasis arduino yaitu pengiriman data
yang dilakukan oleh arduino melalui bluetooth adalah hasil dari pembacaan sensor PIR
yang dibuat sedemikian rupa untuk mengubah adc ke penghitungan setiap pengunjung
yang dibaca oleh sensor . Perangkat keras (hardware) yang digunakan adalah smartphone
sebagai receiver kemudian diteruskan melalui modul bluetooth menuju arduino untuk
diproses menjadi keputusan yang diterima.
Dengan menggunakan pemrograman yang terdapat pada Arduino berupa Program
inisialilasi, program setup, program scanning dan program masukan. Alat ini sudah dapat
bekerja sesuai perintah.
2.1 Sensor PIR (Passive Infra Red)
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi
adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak
memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Gambar 2.1 sensor PIR
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR.
Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika
sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah
yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan
pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan
maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Sensor Block Diagram
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared.
Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan
fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya
‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang
dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya.
Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.Di dalam
sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu
Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari
pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol
mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang
merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan.
Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor
yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang
terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini
membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika
sinar matahari mengenai solar cell.
Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan
karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR
Universitas Sumatera Utara
Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah
pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari
tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi
oleh sensor.
ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar
inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda
dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus
listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut.
Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian
dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR
akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut.
Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan
energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi
lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu
akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang
bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon
dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang
berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.
Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan
dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14
mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu
menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim
panas.Untuk jarak jangkau dari sensor PIR sendiri bisa disetting sesuai kebutuhan, akan
tetapi jarak maksimalnya hanya +/- 10 meter dan minimal +/- 30 cm.
2.2 Jarak pancar sensor PIR
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik
sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Jarak Pancar Sensor PIR
2.3 MENGENAL ARDUINO
Gambar 2.4 Arduino Uno
Arduino adalah platform pembuatan prototype elektronik yang bersifat open-source
hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan
mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang
tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah
sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino
board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment.
Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8
berikut turunannya. Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat
pada gambar 2.3. Shield adalah
sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah
kemampuan dari arduino board.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa
pemrograman yang umum
digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.
Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++.
Arduino
Development Everenment adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis dan
meng-compile program untuk arduino. Arduino7
Development Everonment juga
Universitas Sumatera Utara
digunakan untuk meng-upload program yang sudah di-compile ke memori program
arduino board.
2.3.1 Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 yang memiliki 14
pin digital input / output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan,
sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang
dibutuhkan untuk mendukuang sebuah mikrokontroler.
Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau
memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
menggunakannya.
Arduino Uno menggunakan ATmega16u2 yang diprogram sebagai USB- to-serial
converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. Tampak atas Arduino
Adapun data teknis board Arduino Uno adalah sebagai berikut :
1. Mikrokontroller : Atmega328
2. Tegangan Operasi
:5V
3. Tegangan input (recommended) : 7 – 12 V
4. Tegangan input (limit) : 6 – 20 V
5. Pin input/output
: 14 (6 diantaranya pin PWM)
6. Arus DC per pin I/O : 40 mA
7. Arus DC untuk pin 3,3V : 50 mA
8. Flash Memori
9. SRAM
: 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader.
: 2 KB
10. EEPROM
: 1 KB
11. Kecepatan pewaktuan : 16 Mhz
2.2.2 Sistem Komunikasi Pada Arduino Uno
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk dapat berkomunikasi dengan
Komputer, arduino lain, maupun mikrokontroler lainnya. Atmega328 ini menyediakan
serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (Rx) dan 1 (Tx).
Sebuah Atmega 16U2 pada saluran board komunikasi serialnya melalui USB dan muncul
sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer.
Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver
eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun pada windows, sebuah file.inf pasti dibutuhkan.
Perangkat lunak Arduino termasuk serial monitor yang memungkinkan data sederhana
Universitas Sumatera Utara
yang akan dikirim ke board arduino. Led Rx dan Tx pada board akan berkedip ketika data
sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer (tapi tidak untuk
komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Atmega328 juga mendukung komunikasi I2C dan
SPI.
2.3.2 Arduino Development Environment
Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode,
sebuah area pesan, sebuah konsul, sebuah toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi
yang umum dan beberapa menu.
Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk mengupload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board. Perangkat lunak
yang ditulis menggunakan Arduino Development Environment disebut sketch. Sketch
ditulis pada editor teks. Sketch disimpan dengan file berekstensi .ino. area pesan
memberikan informasi dan pesan error
ketika kita menyimpan atau membuka sketch. Konsul menampilkan output teks
dari Arduino Development Environment dan juga menampilkan pesan error ketika kita
mengkompile sketch. Pada sudut kanan bawah jendela Arduino Development Environment
menunjukan jenis board dan port serial yang sedang digunakan. Tombol toolbar digunakan
untuk mengecek dan meng-upload sketch, membuat, membuka, atau menyimpan sketch,
dan menampilkan serial monitor.
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu
apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat
sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang
sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik.
Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang
manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada
prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain- desain alat atau projek-projek yang
menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam
sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor
dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di
dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan
eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program
komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling
tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-
Universitas Sumatera Utara
satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada
banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan
menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-eksakta.
Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau
menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk
mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype
dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat
melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali –
bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus melakukan itu. Idealnya sebuah
prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan
cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu
tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan
yang membuat proses prototyping menjadi mudah.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware berarti
membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor,
kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan
kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “ hard wired ” sehingga untuk
merubah rangkaian maka sambungan- sambungan itu harus diputuskan dan disambung
kembali.
Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya
dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Ini adalah
sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan
hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat secara
radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus
mengubah pengkabelan dari
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat
open source . Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah
pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia
adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development
Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk
menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory
microcontroller.
Universitas Sumatera Utara
Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional
dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung
(sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa
disambungkan dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia
menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi.
Saat ini komunitas Arduino berkembang dengan pesat dan dinamis di berbagai
belahan dunia. Bermacam-macam kegiatan yang berkaitan dengan projek-projek Arduino
bermunculan dimana- mana, termasuk di Indonesia.
Lintas platform, software Arduino dapat dijalankan pada system operasi Windows,
Macintosh OSX dan Linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada
Windows.
Sangat mudah dipelajari dan digunakan. Processing adalah bahasa pemrograman
yang digunakan untuk menulis program di dalam Arduino. Processing adalah bahasa
pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga
pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan
dengan
Processing.
Bahasa
pemrograman
Processing
sungguh-sungguh
sangat
memudahkan dan mempercepat pembuatan sebuah program karena bahasa ini sangat
mudah dipelajari dan diaplikasikan dibandingkan bahasa pemrograman tingkat rendah
seperti Assembler yang umum digunakan pada platform lain namun cukup sulit. Untuk
mengenal
Processing
lebih
lanjut,
silakan
mengunjungi
situs
web-nya
di
http://www.processing.org .
Sistem yang terbuka, baik dari sisi hardware maupun software-nya.
Sangat menarik ketika membuka kotak pembungkus papan Arduino terdapat
tulisan bahwa Arduino diperuntukan bagi seniman, perancang dan penemu. Sungguh
membesarkan hati dan membangkitkan semangat bahwa penggunanya tidak harus teknisi
berpengalaman atau ilmuwan berotak jenius. Anda tertarik untuk menjadi seniman digital?
Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
1. Hardware papan input/output (I/O)
2. Software
Software Arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver untuk koneksi
dengan komputer, contoh program dan library untuk pengembangan program.
2.4 Modul Bluetooth HC-05
Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio
2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-
Universitas Sumatera Utara
lain1. Salah satu hasil contoh modul Bluetooth yang paling banyak digunakan adalah tipe
HC-05. modul Bluetooth HC-05 merupakan salah satu modul Bluetooth yang dapat
ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah. Modul Bluetooth HC-05 terdiri dari
6 pin konektor, yang setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda - beda. Untuk
gambar module bluetooth dapat dilihat pada gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.4.1 Modul Bluetooth HC-05
Modul Bluetooth HC-05 dengan supply tegangan sebesar 3,3 V ke pin 12 modul
Bluetooth sebagai VCC. Pin 1 pada modul Bluetooth sebagai transmitter. kemudian pin 2
pada Bluetooth sebagai receiver. Berikut merupakan konfigurasi pin bluetoooth HC-05
ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.4.2 Konfigurasi Pin HC-05
Berikut merupakan Bluetooth-to-Serial-Module HC-05 dapat dilihat Gambar 2.3.3
dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4.3 Bluetooth-to-Serial-Module HC-05
Konfigurasi pin modul Bluetooth HC-05 dapat dilihat pada table 2.1 berikut ini :
Tabel 2.3.4Konfigurasi pin Module Bluetooth CH-05
Module Bluetooth HC-05 merupakan module Bluetooth yang bisa menjadi slave
ataupun master hal ini dibuktikan dengan bisa memberikan notifikasi untuk melakukan
pairing keperangkat lain, maupun perangkat lain tersebut yang melakukan pairing ke
module Bluetooth CH-05. Untuk mengeset perangkat Bluetooth dibutuhkan perintahperintah AT Command yang mana perintah AT Command tersebut akan di respon oleh
perangkat Bluetooth jika modul Bluetooth tidak dalam keadaan terkoneksi dengan
perangkat lain
Universitas Sumatera Utara
2.5 App Inventor for Android atau Google App Inventor
Gambar 2.5 APP INVENTOR
App Inventor for Android atau Google App Inventor, itulah namanya, aplikasi
berbasis web open source yang awalnya dikembangkan oleh Google, dan saat ini dikelola
oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT).
App Inventor memungkinkan pengguna baru untuk memprogram komputer untuk
menciptakan aplikasi perangkat lunak bagi sistem operasi Android.
App Inventor ini menggunakan antarmuka grafis, serupa dengan antarmuka
pengguna pada Scratch, yang memungkinkan pengguna men-drag-and-drop objek visual
untuk menciptakan aplikasi yang bisa dijalankan pada perangkat Android. Begitupun
dengan coding, kita tidak perlu menulis kode program yang amat sangat panjang, cukup
dengan men-drag-and-drop seperti halnya menyusun puzzle.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 APP Inventor Designer
Jika dibandingkan dengan tools desktop yang sering digunakan, sering kita bolakbalik dari designer ke source begitupun sebaliknya. App inventor pun demikian, yang
membedakan disini hanyalah blocks pengganti source. Bagi yang terbiasa mengetik sintaks
manual, mungkin disini tidak diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Tujuan membuat “ALAT PENGHITUNG PENGUNJUNG RUANGAN DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR PIR DAN BLUETOOH BERBASIS ARDUINO UNO
“adalah untuk merealisasikan perancangan hardware, software dan mengetahui banyak
pengunjung di suatu ruangan ,misalnya perpustakaan .
Biasanya penjaga kurang memperhatikan kapasitas ruangan dengan jumlah
pengunjung yang masuk, sehingga menyebabkan ruangan tersebut kelebihan pengunjung. •
Sementara itu teknologi sudah semakin maju sehingga dapat digunakan untuk
menyelesaikan beragam masalah manusia. Hal-hal yang harus dilakukan terus-menerus ini,
dapat digantikan dengan penerapan alat penghitung jumlah pengunjung ruang.
Membuat suatu alat penghitungan jumlah pengunjung ruang pertunjukkan sirkus
yang berbasis arduino yang dilengkapi dengan sensor PIR yang berfungsi untuk
mendeteksi halangan berupa obyek manusia. Membantu manusia dalam melakukan
perhitungan jumlah pengunjung ruang, bahkan dengan mudah memberi nilai batasan
kapasitas yang diinginkan dari ruangan yang akan diterima oleh smartphone.
Smartphone (telepon cerdas) adalah telepon genggam yang mempunyai
kemampuan tingkat tinggi, kadang-kadang dengan fungsi yang menyerupai komputer.
Belum ada standar pabrik yang menentukan arti telepon cerdas. Bagi beberapa orang,
telepon pintar merupakan telepon yang bekerja menggunakan seluruh perangkat lunak
sistem operasi yang menyediakan hubungan standar dan mendasar bagi pengembang
aplikasi. Bagi yang lainny.
telepon cerdas hanyalah merupakan sebuah telepon yang menyajikan fitur canggih
seperti surel (surat elektronik), internet dan kemampuan membaca buku elektronik (ebook) atau terdapat papan ketik (baik sebagaimana jadi maupun dihubung keluar) dan
penyambung VGA. Dengan kata lain, telepon cerdas merupakan komputer kecil yang
mempunyai kemampuan sebuah telepon.
Bluetooth merupakan sebuah teknologi komunikasi wireless yang beroperasi
dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific and Medical) dengan
Universitas Sumatera Utara
menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mampu menyediakan layanan
komunikasi data dan suara secara real-time antara host- host bluetooth dengan jarak
jangkauan layanan sekitar 10meter.
Prinsip kerja alat ini menggunakan bluetooth berbasis arduino yaitu pengiriman data
yang dilakukan oleh arduino melalui bluetooth adalah hasil dari pembacaan sensor PIR
yang dibuat sedemikian rupa untuk mengubah adc ke penghitungan setiap pengunjung
yang dibaca oleh sensor . Perangkat keras (hardware) yang digunakan adalah smartphone
sebagai receiver kemudian diteruskan melalui modul bluetooth menuju arduino untuk
diproses menjadi keputusan yang diterima.
Dengan menggunakan pemrograman yang terdapat pada Arduino berupa Program
inisialilasi, program setup, program scanning dan program masukan. Alat ini sudah dapat
bekerja sesuai perintah.
2.1 Sensor PIR (Passive Infra Red)
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi
adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak
memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Gambar 2.1 sensor PIR
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR.
Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika
sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah
yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan
pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan
maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Sensor Block Diagram
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared.
Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan
fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya
‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang
dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya.
Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.Di dalam
sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu
Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari
pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol
mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang
merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan.
Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor
yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang
terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini
membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika
sinar matahari mengenai solar cell.
Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan
karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR
Universitas Sumatera Utara
Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah
pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari
tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi
oleh sensor.
ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar
inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda
dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus
listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut.
Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian
dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR
akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut.
Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan
energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi
lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu
akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang
bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon
dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang
berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.
Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan
dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14
mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu
menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim
panas.Untuk jarak jangkau dari sensor PIR sendiri bisa disetting sesuai kebutuhan, akan
tetapi jarak maksimalnya hanya +/- 10 meter dan minimal +/- 30 cm.
2.2 Jarak pancar sensor PIR
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik
sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Jarak Pancar Sensor PIR
2.3 MENGENAL ARDUINO
Gambar 2.4 Arduino Uno
Arduino adalah platform pembuatan prototype elektronik yang bersifat open-source
hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan
mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang
tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah
sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino
board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment.
Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8
berikut turunannya. Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat
pada gambar 2.3. Shield adalah
sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah
kemampuan dari arduino board.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa
pemrograman yang umum
digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.
Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++.
Arduino
Development Everenment adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis dan
meng-compile program untuk arduino. Arduino7
Development Everonment juga
Universitas Sumatera Utara
digunakan untuk meng-upload program yang sudah di-compile ke memori program
arduino board.
2.3.1 Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 yang memiliki 14
pin digital input / output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan,
sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang
dibutuhkan untuk mendukuang sebuah mikrokontroler.
Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau
memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
menggunakannya.
Arduino Uno menggunakan ATmega16u2 yang diprogram sebagai USB- to-serial
converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. Tampak atas Arduino
Adapun data teknis board Arduino Uno adalah sebagai berikut :
1. Mikrokontroller : Atmega328
2. Tegangan Operasi
:5V
3. Tegangan input (recommended) : 7 – 12 V
4. Tegangan input (limit) : 6 – 20 V
5. Pin input/output
: 14 (6 diantaranya pin PWM)
6. Arus DC per pin I/O : 40 mA
7. Arus DC untuk pin 3,3V : 50 mA
8. Flash Memori
9. SRAM
: 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader.
: 2 KB
10. EEPROM
: 1 KB
11. Kecepatan pewaktuan : 16 Mhz
2.2.2 Sistem Komunikasi Pada Arduino Uno
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk dapat berkomunikasi dengan
Komputer, arduino lain, maupun mikrokontroler lainnya. Atmega328 ini menyediakan
serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (Rx) dan 1 (Tx).
Sebuah Atmega 16U2 pada saluran board komunikasi serialnya melalui USB dan muncul
sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer.
Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver
eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun pada windows, sebuah file.inf pasti dibutuhkan.
Perangkat lunak Arduino termasuk serial monitor yang memungkinkan data sederhana
Universitas Sumatera Utara
yang akan dikirim ke board arduino. Led Rx dan Tx pada board akan berkedip ketika data
sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer (tapi tidak untuk
komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Atmega328 juga mendukung komunikasi I2C dan
SPI.
2.3.2 Arduino Development Environment
Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode,
sebuah area pesan, sebuah konsul, sebuah toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi
yang umum dan beberapa menu.
Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk mengupload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board. Perangkat lunak
yang ditulis menggunakan Arduino Development Environment disebut sketch. Sketch
ditulis pada editor teks. Sketch disimpan dengan file berekstensi .ino. area pesan
memberikan informasi dan pesan error
ketika kita menyimpan atau membuka sketch. Konsul menampilkan output teks
dari Arduino Development Environment dan juga menampilkan pesan error ketika kita
mengkompile sketch. Pada sudut kanan bawah jendela Arduino Development Environment
menunjukan jenis board dan port serial yang sedang digunakan. Tombol toolbar digunakan
untuk mengecek dan meng-upload sketch, membuat, membuka, atau menyimpan sketch,
dan menampilkan serial monitor.
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu
apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat
sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang
sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik.
Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang
manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada
prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain- desain alat atau projek-projek yang
menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam
sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor
dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di
dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan
eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program
komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling
tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-
Universitas Sumatera Utara
satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada
banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan
menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-eksakta.
Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau
menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk
mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype
dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat
melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali –
bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus melakukan itu. Idealnya sebuah
prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan
cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu
tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan
yang membuat proses prototyping menjadi mudah.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware berarti
membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor,
kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan
kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “ hard wired ” sehingga untuk
merubah rangkaian maka sambungan- sambungan itu harus diputuskan dan disambung
kembali.
Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya
dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Ini adalah
sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan
hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat secara
radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus
mengubah pengkabelan dari
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat
open source . Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah
pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia
adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development
Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk
menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory
microcontroller.
Universitas Sumatera Utara
Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional
dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung
(sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa
disambungkan dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia
menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi.
Saat ini komunitas Arduino berkembang dengan pesat dan dinamis di berbagai
belahan dunia. Bermacam-macam kegiatan yang berkaitan dengan projek-projek Arduino
bermunculan dimana- mana, termasuk di Indonesia.
Lintas platform, software Arduino dapat dijalankan pada system operasi Windows,
Macintosh OSX dan Linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada
Windows.
Sangat mudah dipelajari dan digunakan. Processing adalah bahasa pemrograman
yang digunakan untuk menulis program di dalam Arduino. Processing adalah bahasa
pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga
pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan
dengan
Processing.
Bahasa
pemrograman
Processing
sungguh-sungguh
sangat
memudahkan dan mempercepat pembuatan sebuah program karena bahasa ini sangat
mudah dipelajari dan diaplikasikan dibandingkan bahasa pemrograman tingkat rendah
seperti Assembler yang umum digunakan pada platform lain namun cukup sulit. Untuk
mengenal
Processing
lebih
lanjut,
silakan
mengunjungi
situs
web-nya
di
http://www.processing.org .
Sistem yang terbuka, baik dari sisi hardware maupun software-nya.
Sangat menarik ketika membuka kotak pembungkus papan Arduino terdapat
tulisan bahwa Arduino diperuntukan bagi seniman, perancang dan penemu. Sungguh
membesarkan hati dan membangkitkan semangat bahwa penggunanya tidak harus teknisi
berpengalaman atau ilmuwan berotak jenius. Anda tertarik untuk menjadi seniman digital?
Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
1. Hardware papan input/output (I/O)
2. Software
Software Arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver untuk koneksi
dengan komputer, contoh program dan library untuk pengembangan program.
2.4 Modul Bluetooth HC-05
Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio
2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-
Universitas Sumatera Utara
lain1. Salah satu hasil contoh modul Bluetooth yang paling banyak digunakan adalah tipe
HC-05. modul Bluetooth HC-05 merupakan salah satu modul Bluetooth yang dapat
ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah. Modul Bluetooth HC-05 terdiri dari
6 pin konektor, yang setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda - beda. Untuk
gambar module bluetooth dapat dilihat pada gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.4.1 Modul Bluetooth HC-05
Modul Bluetooth HC-05 dengan supply tegangan sebesar 3,3 V ke pin 12 modul
Bluetooth sebagai VCC. Pin 1 pada modul Bluetooth sebagai transmitter. kemudian pin 2
pada Bluetooth sebagai receiver. Berikut merupakan konfigurasi pin bluetoooth HC-05
ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.4.2 Konfigurasi Pin HC-05
Berikut merupakan Bluetooth-to-Serial-Module HC-05 dapat dilihat Gambar 2.3.3
dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4.3 Bluetooth-to-Serial-Module HC-05
Konfigurasi pin modul Bluetooth HC-05 dapat dilihat pada table 2.1 berikut ini :
Tabel 2.3.4Konfigurasi pin Module Bluetooth CH-05
Module Bluetooth HC-05 merupakan module Bluetooth yang bisa menjadi slave
ataupun master hal ini dibuktikan dengan bisa memberikan notifikasi untuk melakukan
pairing keperangkat lain, maupun perangkat lain tersebut yang melakukan pairing ke
module Bluetooth CH-05. Untuk mengeset perangkat Bluetooth dibutuhkan perintahperintah AT Command yang mana perintah AT Command tersebut akan di respon oleh
perangkat Bluetooth jika modul Bluetooth tidak dalam keadaan terkoneksi dengan
perangkat lain
Universitas Sumatera Utara
2.5 App Inventor for Android atau Google App Inventor
Gambar 2.5 APP INVENTOR
App Inventor for Android atau Google App Inventor, itulah namanya, aplikasi
berbasis web open source yang awalnya dikembangkan oleh Google, dan saat ini dikelola
oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT).
App Inventor memungkinkan pengguna baru untuk memprogram komputer untuk
menciptakan aplikasi perangkat lunak bagi sistem operasi Android.
App Inventor ini menggunakan antarmuka grafis, serupa dengan antarmuka
pengguna pada Scratch, yang memungkinkan pengguna men-drag-and-drop objek visual
untuk menciptakan aplikasi yang bisa dijalankan pada perangkat Android. Begitupun
dengan coding, kita tidak perlu menulis kode program yang amat sangat panjang, cukup
dengan men-drag-and-drop seperti halnya menyusun puzzle.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 APP Inventor Designer
Jika dibandingkan dengan tools desktop yang sering digunakan, sering kita bolakbalik dari designer ke source begitupun sebaliknya. App inventor pun demikian, yang
membedakan disini hanyalah blocks pengganti source. Bagi yang terbiasa mengetik sintaks
manual, mungkin disini tidak diperlukan.
Universitas Sumatera Utara