PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN RUANGAN BERB
PERANCANGAN SISTEM KEAMANAN RUANGAN
BERBASISKAN MICROCONTROLLER ATMEGA8535
Budi; Maconie; Windy; Satrio Dewanto
Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University
Jl. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
ABSTRACT
This study aims to design a security system to be applied in a room using a microcontroller to
connect each module and program controlled by AVR Studio. The sensor detects any motions when someone
enters a room. The camera moves to the direction of the person, records the events, sends a short message
and activates voice alarm system. This system works well without any serious problems, accept the slow
delivery of short message influenced by the traffic level of GSM service provider. This system can be further
expanded by adding several features such as automation of system activation. Activation of the system can be
developed by changing the RF Remote with RFID commonly used for access keys or identification that may
increase the value of the security system.
Keywords: security system, microcontroller ATMega8535, motion detection, event recording, short message,
alarm
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang suatu sistem keamanan yang dapat diterapkan
pada ruang yang memiliki barang-barang berharga di dalamnya. Sistem ini terdiri dari mikrocontroller
yang digunakan untuk menghubungkan setiap modul dan program untuk mengendalikan modul ini
menggunakan AVR Studio. Sensor mendeteksi gerakan saat seseorang memasuki ruangan dan kamera akan
berputar ke arah orang tersebut, merekam acara, mengirim pesan singkat dan mengaktifkan sistem alarm
suara. Sistem ini bekerja dengan baik tanpa ada masalah serius. Masalah yang dapat terjadi adalah lambat
terkirimnya pesan singkat yang dipengaruhi oleh tingkat keramaian penyedia layanan GSM. Sistem ini dapat
dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan beberapa fitur seperti otomatisasi dan aktivasi sistem.
Aktivasi sistem dapat dikembangkan dengan mengubah RF Remote dengan RFID yang telah umum
digunakan untuk kunci akses atau identifikasi diri, sehingga dapat meningkatkan nilai dari sistem keamanan.
Kata kunci: sistem keamanan, mikrokontoler ATMega8535, deteksi gerakan, rekam acara, pesan singkat,
alarm
24
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
PENDAHULUAN
Keamanan merupakan masalah yang penting dalam kehidupan manusia baik itu
menyangkut keamanan diri maupun keamanan milik pribadi dari gangguan orang-orang yang
bermaksud kurang baik. Dengan berkembangnya teknologi komponen dan perangkat keras,
bermacam-macam jenis sensor dan perangkat keras telah dihasilkan. Kemajuan dalam teknologi
informasi juga mendukung kepada makin canggihnya teknologi keamanan yang dapat dihasilkan.
Sistem keamanan ruang atau rumah pada dasarnya dapat diklasifikasikan dalam empat
kategori (Longheu, et al., 2012) yaitu berbasiskan perangkat keras, sistem pasif (hanya memonitor
secara remote), berbasiskan telepon seluler (monitoring dan control secara remote) dan berbasiskan
internet (sama dengan telepon hanya memonitor dan mengontrol menggunakan jaringan internet).
Penelitian-penelitian mengenai sistem keamanan yang telah dilakukan sampai saat ini
terdapat perbedaan dalam hal perangkat keras pengendali yang digunakan, jumlah dan jenis sensor
yang dipakai, pengendalian secara lokal atau jarak jauh. Penelitian mengenai sistem otomasi
rumah dengan menyalakan peralatan listrik secara otomatis dan digabung dengan keamanan dari
kebakaran telah dilakukan (Azid dan Kumar, 2011). Sistem remote yang dapat mengendalikan
bermacam peralatan rumah tangga, cara masuk dan keluar rumah berbasiskan web juga telah
dilakukan. Pencegahan dan pendeteksian dari pencurian, kebakaran dan pengiriman informasi ke
pemilik rumah telah dilakukan menggunakan wireless sensor network dan GSM (Aggarwal dan
Joshi, 2012).
Pada umumnya dalam penelitian yang telah dilakukan sifatnya hanya pencegahan adanya
pencurian dengan mendeteksi kehadiran pencuri dalam rumah dan mengeluarkan alarm serta
pemberitahuan kepada pemilik baik melalui web ataupun menggunakan sms. Pada penelitian ini
ada penambahan fitur yaitu kemampuan dari sistem keamanan untuk melakukan perekaman apabila
ada pencuri terdeksi memasuki ruangan. Sistem keamanan ini bekerja dengan mendeteksi adanya
pergerakan dari panas tubuh manusia dan hewan mamalia. Ketika sensor aktif mendeteksi adanya
pergerakan tubuh, kamera akan bergerak kearah sensor yang aktif dan memberikan input kepada
komputer untuk merekam keadaan ruangan pada saat kejadian, membunyikan sirine alarm, dan
mengirimkan pesan singkat kepada pemilik ruangan. Data hasil rekaman akan disimpan dalam
komputer untuk dipergunakan kemudian apabila diperlukan untuk mengidentifikasi pencuri yang
masuk.
METODE
Sebelum perancangan perancangan sistem keamanan ruangan berbasiskan mikrocontroller
ATMega8535 ini dilakukan, beberapa penelitian, seperti membaca buku, jurnal, informasiinformasi dari internet, dan data sheet yang berhubungan dengan topik penelitian yang dibuat telah
dilakukan. Sebagai hasil dari penelitian awal dan perancangan yang telah dilakukan akan diuraikan
secara berurutan mengenai dasar teori, perancangan sistem, dan evaluasi serta simpulan yang
dihasilkan.
Sensor
Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur atau mendeteksi kondisi sebenarnya didunia
nyata, seperti pergerakan, panas atau cahaya dan mengubah kondisi nyata tersebut ke dalam bentuk
analog atau digital. Sensor yang dipergunakan pada sistem keamanan ini adalah sensor Pyroelectric
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
25
Infrared (Glolab, 2013) yang dapat mendeteksi adanya pergerakan orang ataupun hewan mamalia
pada suatu ruangan.
Sensor ini terbuat dari bahan Crystalline yang dapat membangkitkan sinyal elektrik ketika
terdapat energi panas pada radiasi inframerah, energi panas tersebut dapat berasal dari panas tubuh
manusia dan hewan dengan sinyal gelombang yang panjangnya dari 9.4 µm. Untuk membantu
kinerja dari sensor ini diperlukan Fresnel Lens yang berfungsi untuk mempertajam jarak fokus dari
sensor (Gambar 1). Jika tanpa lensa, jarak maksimum dari deteksi sensor hanya dapat mencapai
beberapa sentimeter saja. Akan tetapi jika dipasang dengan lensa, jarak maksimum dari deteksinya
adalah 5 meter pada sudut 0 derajat.
Gambar 1 Fresnel lens
Sensor Pyroelectric memiliki dua buah elemen yang dapat mendeteksi pergerakan dari
arah kiri atau kanan. Jika sumber panas berasal dari kanan ke kiri, elemen yang kanan mendeteksi
terlebih dahulu dan sinyal keluaran yang dihasilkan adalah sinyal plus terlebih dahulu dan
dilanjutkan dengan sinyal minus. Namun, ketika elemen kiri mendeteksi adanya pergerakan
terlebih dahulu, sinyal yang keluar adalah minus terlebih dahulu dan dilanjutkan dengan sinyal plus
(Gambar 2). Pendeteksi pergerakan ini dapat digunakan sebagai alat yang mendeteksi orang yang
masuk atau keluar dari suatu gedung ataupun pada beberapa aplikasi robotik.
26
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Gambar 2 Cara kerja sensor pyroelectric
Mikrokontroller ATMega8535
Pada sistem keamanan ini digunakan mikrokontroller dari keluarga AVR (advanced
versatile reduce instruction set computer) dengan jenis ATMega8535 yang mempunyai beberapa
fitur dan fungsi khusus. ATMega8535 adalah mikrokontroller keluaran dari Atmel yang
mempunyai arsitektur RISC (reduced instruction set computer) yang di mana setiap instruksi akan
dieksekusi hanya dengan menggunakan satu clock cycle sehingga proses eksekusi data lebih cepat
daripada arsitektur CISC (completed instruction set computer).
Mikrokontroller ini mempunyai beberapa fitur antara lain: 130 instruksi, 32 register umum,
Nonvolatile Program dan Data memories yang di mana data dan program akan tersimpan
walaupun tidak ada tegangan yang dialirkan ke mikrokontroller tersebut, 8-KByte Flash Memory
yang dapat dihapus dan diprogram sampai 10.000 kali, 512-Byte EEPROM (electronic erasable
programable read only memory) yang dapat ditulis dan dihapus sebanyak 100.000 kali, 512 byte
internal SRAM (static random access memory), RTC (real time clock) dengan osilator terpisah,
empat jalur PWM (pulse width modulation), 10-bit ADC (analog to digital converter), 32 jalur
input output yang dapat diprogram yang dibagi menjadi empat buah port, yaitu port A, port B, port
C dan port D.
Mikrokontroller AVR ATMega8535 berfungsi sebagai pengendali dan pengolah data dari
sensor, pengatur motor stepper, menerima data posisi awal kamera, mengaktifkan buzzer alarm
serta mengatur aktif tidaknya sistem dan komunikasi ke komputer. Konfigurasi pin AVR
ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 3.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
27
Gambar 3 Konfigurasi pin AVR ATMega8535
Motor Stepper
Motor stepper adalah alat yang dapat mengubah pulsa-pulsa elektrik menjadi pergerakan
mekanik, Motor stepper dapat berotasi searah jarum jam (clock wise) atau berlawanan arah jarum
jam (counter clock wise) tergantung dari sinyal yang diberikan. Motor stepper digunakan untuk
mengontrol dan menentukan posisi yang akurat dari suatu aplikasi tanpa membutuhkan sistem
umpan balik yang rumit (lebih mengarah ke sistem lup terbuka). Oleh karena itu motor stepper
sangat lazim digunakan dalam aplikasi robotika,otomatisasi, dan positioning control.
Motor DC dan motor stepper memiliki perbedaan mendasar dalam perputarannya. Bila
motor DC dapat berputar secara bebas maka motor stepper berputar dalam langkah dalam waktu
tertentu. Perbedaan lainnya ialah motor DC menghasilkan torsi yang kecil pada kecepatan rendah
sementara motor stepper menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Perbedaan yang
lain adalah motor stepper memiliki karakteristik holding torque (torsi menahan) yang tidak dimiliki
oleh motor DC. Kegunaan dari holding torque ialah motor stepper dapat mempertahankan
posisinya secara kuat pada saat berhenti.
Motor stepper dapat dikendalikan secara full step dan half step. Pengendalian secara half
step lebih baik daripada pengendalian secara full step, karena dengan pengendalian half step
pergerakan dari motor lebih halus daripada menggunakan pengendalian dengan pengendalian full
step.
Half Step adalah cara mengendalikan motor stepper sehingga menghasilkan pergerakan
motor yang lebih halus. Pergerakan yang dihasilkan lebih halus karena pergerakkan rotor dalam
motor stepper yang bergerak dengan sudut sebesar ½ derajat dari besar sudut antara 2 buah kutub
(coil) yang berdekatan. Full step adalah cara mengendalikan motor stepper sehingga dihasilkan
pergerakan motor namun tidak sehalus pergerakkan Half Step. Hal ini disebabkan karena
pergerakkan rotor dalam motor stepper yang bergerak per satu buah kutub (coil).
Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras pada sistem keamanan ini berupa perancangan modul
controller, perancangan modul driver stepper, perancangan driver buzzer, catu daya dan
28
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
perancangan rangkaian encoder. Pada sistem keamanan ini, sistem setelah diaktifkan catu dayanya,
sistem tidak akan memeriksa input sensor yang aktif sampai ketika mikrocontroller menerima
aktivasi dari Remote RF (Radio Fequency). Setelah mendapatkan aktivasi dari remote,
mikrocontroller akan memeriksa sensor yang aktif. Jika sensor ada yang aktif, kamera akan aktif
dan merekam keadaan ruangan, membunyikan alarm suara, menyimpan data hasil rekaman dan
mengirim pesan singkat.
Bagian terpenting dalam sistem ini terletak pada modul controller yang tugasnya mengolah
data dari sensor yang aktif, yang ditindak lanjuti dengan memberikan perintah kepada motor
stepper untuk menggerakkan kamera ke arah sensor yang aktif, mengaktifkan alarm, mengirimkan
data kepada komputer melalui komunikasi serial.
Kamera yang digunakan adalah kamera jenis wireless (tanpa kabel dalam hal pengiriman
data) dengan modul penerima yang dihubungkan ke komputer melalui perantara berupa TV Tuner
dan gambarnya akan di tampilkan melalui program yang dibuat pada komputer menggunakan
program Visual Basic. Rancangan sistem di atas secara garis besar dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Rancangan sistem
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak meliputi perancangan perangkat lunak pada komputer yang
menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic6 dan perancangan perangkat lunak untuk
controller yang menggunakan bahasa C dan dibuat pada program ICC AVR.
Perancangan perangkat lunak pada komputer digunakan program Visual Basic6 yang
digunakan sebagai GUI (graphic user interface). Program ini berfungsi untuk melakukan
pengambilan gambar video dan mengirim SMS secara otomatis ketika muncul data dari controller.
Perancangan perangkat lunak pada controller berisi algoritma yang berfungsi mengolah
data dari sensor, mengirim data ke komputer, membunyikan alarm, mengirim prosedur untuk
mengirimkan pesan singkat dan menggeser posisi kamera ke sensor yang aktif.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
29
HASIL DAN PEMBAHASAN
Spesifikasi perangkat keras dari sistem keamanan yang dibuat adalah sebagai berikut: (1)
komputer P4, 2 GHz dengan memori 256 MB, dengan kapasitas Harddisk 80 GB dan memiliki dua
serial port; (2) monitor dengan Resolusi 1024 x 768; (3) kamera wireless dengan kecepatan frame
per second nya adalah 10; (4) TV tuner; (5) modul controller menggunakan AVR ATMega 8535;
(6) telepon genggam (HP) Sony Ericsson T68i.
Selanjutnya, spesifikasi perangkat lunak yang digunakan untuk menjalankan sistem
keamanan ini adalah: (1) sistem operasi Windows XP; (2) bahasa pemrograman Visual Basic 6
pada komputer; (3) bahasa pemrograman C untuk AVR ATMega8535; (4) AVR studio untuk
simulasi program yang dibuat.
Perangkat keras dan tampilan dari perangkat lunak yang dibuat dapat dilihat pada Gambar
5 di bawah ini.
Gambar 5 Perangkat keras sistem
Tampilan layar dari sistem keamanan yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 6 dan 7.
30
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Gambar 6 Tampilan awal program untuk video kamera
Gambar 7 Tampilan program untuk mengirim SMS
Setelah terhubung dengan kamera, tampilan program adalah seperti yang terlihat pada
Gambar 8.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
31
Gambar 8 Tampilan program setelah terhubung dengan kamera
Pengujian Sistem
Sistem telah diuji untuk diaktifkan lebih dari 10 jam, diaktifkan mulai dari pukul 07.00
hingga pukul 20.00 selama 3 hari berturut-turut. Selama itu, sistem dalam keadaan baik tanpa
mengalami gangguan. Jika sistem ini akan diimplementasikan dalam waktu yang lama, yang perlu
diperhatikan adalah masalah telepon selular dan kapasitas Harddisk di komputer. Dari segi telepon
selularnya, tegangan yang ada pada telepon selular hanya dapat bertahan sekitar tiga hari dengan
kondisi bahwa telepon selular aktif (kondisi ini tergantung dari jenis telepon selular yang
digunakan). Lebih dari 3 hari, baterai telepon selular perlu diisi ulang. Sementara kapasitas
Harddisk komputer perlu diperhatikan karena untuk setiap kali merekam, data yang dihasilkan
sekitar 60 MB (MegaByte).
Pengujian terhadap Telepon Selular yang Digunakan
Telepon selular yang digunakan untuk sistem ini adalah menggunakan telepon selular
dengan tipe Sony Ericsson T68i tetapi pengujian dengan menggunakan telepon selular merk lain
juga dilakukan. Hasil pengujian ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1Hasil Uji Coba terhadap Beberapa Telepon Selular
Produk
Tipe
Apakah dapat
digunakan?
T68i
Ya
T10’s
Ya
ME45
Ya
6310i
Ya
9110
Ya
Sony Ericsson
Siemens
Nokia
32
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Pengujian terhadap Besarnya Data Hasil Rekaman
Dari hasil rekaman selama 40 detik dengan frame 10 dapat diperoleh hasil di bawah ini
(Tabel 2).
Tabel 2 Hasil Rekaman 40 detik dengan Frame 10, 20 dan 30
Percobaan
Ukuran data (MB)
Frame 10
Ukuran data (MB)
Frame 20
Ukuran data (MB)
Frame 30
1
60,120
120,477
145,914
2
60,120
120,477
145,764
3
59,969
120,778
145,463
4
60,270
120,326
145,613
5
59,969
120,477
145,065
6
60,120
120,778
145,613
7
59,969
120,326
143,807
8
59,969
120,477
144,560
9
60,120
120,477
143,055
10
59,969
120,477
144,861
Pengujian terhadap Durasi Waktu Rekaman
Tabel 3 di bawah ini merupakan data hasil pengujian durasi waktu rekaman yang diperoleh.
Tabel 3 Data Hasil Durasi Waktu Rekaman dengan Frame 10,20 dan 30
Durasi waktu rekaman
Frame 10
Durasi waktu rekaman
Frame 20
Durasi waktu rekaman
Frame 30
1.
40 detik
40 detik
40 detik
2.
39 detik
40 detik
40 detik
3.
39 detik
40 detik
40 detik
4.
40 detik
40 detik
40 detik
5.
39 detik
39 detik
40 detik
6.
40 detik
39 detik
40 detik
7.
39 detik
39 detik
39 detik
8.
39 detik
39 detik
39 detik
9.
39 detik
40 detik
39 detik
10.
39 detik
40 detik
40 detik
Percobaan
Pengujian terhadap Waktu Terkirimnya Pesan Singkat
Pengujian terhadap waktu terkirimnya pesan singkat dilaksanakan menggunakan tiga buah
provider yang berbeda, yaitu Mentari, Simpati dan IM3. Berikut adalah perbandingan hasil
terkirimnya pesan singkat beserta waktu pengirimannya (Tabel 4):
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
33
Tabel 4 Respon Waktu Terkirimnya Pesan Singkat
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mentari
4 detik (Jam 10.23)
6 detik(Jam 12.45)
3 detik(Jam 08.10)
8 detik(Jam 11.30)
5 detik(Jam 12.13)
4 detik(Jam 13.43)
9 detik(Jam 15.23)
6 detik(Jam 15.24)
4 detik(Jam 16.53)
3 detik (Jam 17.01)
IM-3
3 detik (Jam 08.25)
8 detik(Jam 09.23)
5 detik(Jam 09.26)
5 detik(Jam 11.23)
4 detik(Jam 11.45)
7 detik(Jam 17.33)
5 detik(Jam 10.10)
8 detik(Jam 12.43)
6 detik(Jam 13.33)
5 detik(Jam 14.13)
Simpati
7 detik(Jam 17.55)
5 detik(Jam 17.58)
6 detik(Jam 18.01)
5 detik(Jam 09.53)
7 detik(Jam 10.10)
5 detik(Jam 10.44)
3 detik(Jam 11.43)
8 detik (Jam 12.23)
7 detik(Jam 12.30)
4 detik(Jam 13.46)
Pengujian terhadap Sensor Pyroelectric
Sensor pyroelectric yang digunakan pada sistem keamanan ini memiliki waktu respon aktif
terhadap pergerakan yang berkisar 25 detik, karena sensor pyroelectric ini perlu menyesuaikan
suhu ruangan terlebih dahulu ketika pertama kali diaktifkan sebelum dapat mendeteksi pergerakan
tubuh manusia dan hewan berdarah panas.
Berikut adalah respon waktu aktifnya sensor pyroelectric mulai dari pertama kali
diaktifkan (Tabel 5).
Tabel 5 Waktu Respon Aktif Sensor Pyroelectric
Percobaan
Respon Aktif sensor (detik)
1.
26 detik
2.
25 detik
3.
27 detik
4.
25 detik
5.
25 detik
6.
26 detik
7.
27 detik
8.
28 detik
9.
25 detik
10.
25 detik
Evaluasi
Dari pengujian yang dilakukan dan data yang diperoleh dapat diketahui bahwa sistem yang
dirancang dapat menggunakan beberapa merk telepon seluler dan berfungsi dengan baik. Untuk
34
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
perekaman dengan waktu yang sama, makin besar frame yang digunakan makin besar memory
yang digunakan untuk menyimpan data gambar. Sedangkan waktu rekaman relatif sama untuk
frame yang berbeda. Waktu pengiriman pesan singkat terjadi perbedaan antara beberapa provider
maupun pada satu provider dengan jam pengiriman yang berbeda yang disebabkan oleh kesibukan
pada jaringan masing provider.
SIMPULAN
Dari pengujian dan evaluasi dapat disimpulkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik
sesuai dengan tujuan perancangan. Waktu respon aktifnya sensor pyroelectric berkisar 25 detik dari
sistem pertama kali diaktifkan. Sensor dapat memberikan respon dengan baik ketika mendeteksi
adanya pergerakan tubuh dan pengiriman data dari sensor bekerja dengan baik walaupun jarak
sensor ke modul utama cukup jauh yaitu sekitar 10 meter.
Kamera dapat bergerak mengikuti sensor yang aktif dengan baik. Terkirimnya pesan
singkat, tergantung dari provider penyedia jaringan yang dalam hal ini adalah pihak provider dari
Mentari, IM3 dan Simpati. Berdasarkan hasil percobaan dari ketika provider, ketiganya cukup baik,
tetapi yang paling baik adalah IM3. Telepon selular yang dapat digunakan pada sistem keamanan
cukup bervariasi dengan merek dan tipe yang berbeda.
DAFTAR PUSTAKA
Aggarwal, A., dan Joshi, R.C. (2012). WSN and GSM-based remote home security system.
International Conference on Recent Advances and Future Trends in Information
Technology (iRAFIT) 2012.
Azid, Sheikh I. dan Kumar, Sushil. (2011). Analysis and performance of a low cost sms-based
home security system. International Journal of Smart Home, 5(3).
Glolab.
(2013). How Infrared Motion Detector
http://www.glolab.com/pirparts/infrared.html.
Components
Work.
Diakses
dari
Longheu, A., Carchiolo, V., Malgeri, M., Mangioni, G. (2012). An Intelligent and Pervasive
Surveillance System for Home Security. Int. J. Comput Commun,7 (2), 312 – 324.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
35
BERBASISKAN MICROCONTROLLER ATMEGA8535
Budi; Maconie; Windy; Satrio Dewanto
Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University
Jl. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
ABSTRACT
This study aims to design a security system to be applied in a room using a microcontroller to
connect each module and program controlled by AVR Studio. The sensor detects any motions when someone
enters a room. The camera moves to the direction of the person, records the events, sends a short message
and activates voice alarm system. This system works well without any serious problems, accept the slow
delivery of short message influenced by the traffic level of GSM service provider. This system can be further
expanded by adding several features such as automation of system activation. Activation of the system can be
developed by changing the RF Remote with RFID commonly used for access keys or identification that may
increase the value of the security system.
Keywords: security system, microcontroller ATMega8535, motion detection, event recording, short message,
alarm
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang suatu sistem keamanan yang dapat diterapkan
pada ruang yang memiliki barang-barang berharga di dalamnya. Sistem ini terdiri dari mikrocontroller
yang digunakan untuk menghubungkan setiap modul dan program untuk mengendalikan modul ini
menggunakan AVR Studio. Sensor mendeteksi gerakan saat seseorang memasuki ruangan dan kamera akan
berputar ke arah orang tersebut, merekam acara, mengirim pesan singkat dan mengaktifkan sistem alarm
suara. Sistem ini bekerja dengan baik tanpa ada masalah serius. Masalah yang dapat terjadi adalah lambat
terkirimnya pesan singkat yang dipengaruhi oleh tingkat keramaian penyedia layanan GSM. Sistem ini dapat
dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan beberapa fitur seperti otomatisasi dan aktivasi sistem.
Aktivasi sistem dapat dikembangkan dengan mengubah RF Remote dengan RFID yang telah umum
digunakan untuk kunci akses atau identifikasi diri, sehingga dapat meningkatkan nilai dari sistem keamanan.
Kata kunci: sistem keamanan, mikrokontoler ATMega8535, deteksi gerakan, rekam acara, pesan singkat,
alarm
24
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
PENDAHULUAN
Keamanan merupakan masalah yang penting dalam kehidupan manusia baik itu
menyangkut keamanan diri maupun keamanan milik pribadi dari gangguan orang-orang yang
bermaksud kurang baik. Dengan berkembangnya teknologi komponen dan perangkat keras,
bermacam-macam jenis sensor dan perangkat keras telah dihasilkan. Kemajuan dalam teknologi
informasi juga mendukung kepada makin canggihnya teknologi keamanan yang dapat dihasilkan.
Sistem keamanan ruang atau rumah pada dasarnya dapat diklasifikasikan dalam empat
kategori (Longheu, et al., 2012) yaitu berbasiskan perangkat keras, sistem pasif (hanya memonitor
secara remote), berbasiskan telepon seluler (monitoring dan control secara remote) dan berbasiskan
internet (sama dengan telepon hanya memonitor dan mengontrol menggunakan jaringan internet).
Penelitian-penelitian mengenai sistem keamanan yang telah dilakukan sampai saat ini
terdapat perbedaan dalam hal perangkat keras pengendali yang digunakan, jumlah dan jenis sensor
yang dipakai, pengendalian secara lokal atau jarak jauh. Penelitian mengenai sistem otomasi
rumah dengan menyalakan peralatan listrik secara otomatis dan digabung dengan keamanan dari
kebakaran telah dilakukan (Azid dan Kumar, 2011). Sistem remote yang dapat mengendalikan
bermacam peralatan rumah tangga, cara masuk dan keluar rumah berbasiskan web juga telah
dilakukan. Pencegahan dan pendeteksian dari pencurian, kebakaran dan pengiriman informasi ke
pemilik rumah telah dilakukan menggunakan wireless sensor network dan GSM (Aggarwal dan
Joshi, 2012).
Pada umumnya dalam penelitian yang telah dilakukan sifatnya hanya pencegahan adanya
pencurian dengan mendeteksi kehadiran pencuri dalam rumah dan mengeluarkan alarm serta
pemberitahuan kepada pemilik baik melalui web ataupun menggunakan sms. Pada penelitian ini
ada penambahan fitur yaitu kemampuan dari sistem keamanan untuk melakukan perekaman apabila
ada pencuri terdeksi memasuki ruangan. Sistem keamanan ini bekerja dengan mendeteksi adanya
pergerakan dari panas tubuh manusia dan hewan mamalia. Ketika sensor aktif mendeteksi adanya
pergerakan tubuh, kamera akan bergerak kearah sensor yang aktif dan memberikan input kepada
komputer untuk merekam keadaan ruangan pada saat kejadian, membunyikan sirine alarm, dan
mengirimkan pesan singkat kepada pemilik ruangan. Data hasil rekaman akan disimpan dalam
komputer untuk dipergunakan kemudian apabila diperlukan untuk mengidentifikasi pencuri yang
masuk.
METODE
Sebelum perancangan perancangan sistem keamanan ruangan berbasiskan mikrocontroller
ATMega8535 ini dilakukan, beberapa penelitian, seperti membaca buku, jurnal, informasiinformasi dari internet, dan data sheet yang berhubungan dengan topik penelitian yang dibuat telah
dilakukan. Sebagai hasil dari penelitian awal dan perancangan yang telah dilakukan akan diuraikan
secara berurutan mengenai dasar teori, perancangan sistem, dan evaluasi serta simpulan yang
dihasilkan.
Sensor
Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur atau mendeteksi kondisi sebenarnya didunia
nyata, seperti pergerakan, panas atau cahaya dan mengubah kondisi nyata tersebut ke dalam bentuk
analog atau digital. Sensor yang dipergunakan pada sistem keamanan ini adalah sensor Pyroelectric
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
25
Infrared (Glolab, 2013) yang dapat mendeteksi adanya pergerakan orang ataupun hewan mamalia
pada suatu ruangan.
Sensor ini terbuat dari bahan Crystalline yang dapat membangkitkan sinyal elektrik ketika
terdapat energi panas pada radiasi inframerah, energi panas tersebut dapat berasal dari panas tubuh
manusia dan hewan dengan sinyal gelombang yang panjangnya dari 9.4 µm. Untuk membantu
kinerja dari sensor ini diperlukan Fresnel Lens yang berfungsi untuk mempertajam jarak fokus dari
sensor (Gambar 1). Jika tanpa lensa, jarak maksimum dari deteksi sensor hanya dapat mencapai
beberapa sentimeter saja. Akan tetapi jika dipasang dengan lensa, jarak maksimum dari deteksinya
adalah 5 meter pada sudut 0 derajat.
Gambar 1 Fresnel lens
Sensor Pyroelectric memiliki dua buah elemen yang dapat mendeteksi pergerakan dari
arah kiri atau kanan. Jika sumber panas berasal dari kanan ke kiri, elemen yang kanan mendeteksi
terlebih dahulu dan sinyal keluaran yang dihasilkan adalah sinyal plus terlebih dahulu dan
dilanjutkan dengan sinyal minus. Namun, ketika elemen kiri mendeteksi adanya pergerakan
terlebih dahulu, sinyal yang keluar adalah minus terlebih dahulu dan dilanjutkan dengan sinyal plus
(Gambar 2). Pendeteksi pergerakan ini dapat digunakan sebagai alat yang mendeteksi orang yang
masuk atau keluar dari suatu gedung ataupun pada beberapa aplikasi robotik.
26
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Gambar 2 Cara kerja sensor pyroelectric
Mikrokontroller ATMega8535
Pada sistem keamanan ini digunakan mikrokontroller dari keluarga AVR (advanced
versatile reduce instruction set computer) dengan jenis ATMega8535 yang mempunyai beberapa
fitur dan fungsi khusus. ATMega8535 adalah mikrokontroller keluaran dari Atmel yang
mempunyai arsitektur RISC (reduced instruction set computer) yang di mana setiap instruksi akan
dieksekusi hanya dengan menggunakan satu clock cycle sehingga proses eksekusi data lebih cepat
daripada arsitektur CISC (completed instruction set computer).
Mikrokontroller ini mempunyai beberapa fitur antara lain: 130 instruksi, 32 register umum,
Nonvolatile Program dan Data memories yang di mana data dan program akan tersimpan
walaupun tidak ada tegangan yang dialirkan ke mikrokontroller tersebut, 8-KByte Flash Memory
yang dapat dihapus dan diprogram sampai 10.000 kali, 512-Byte EEPROM (electronic erasable
programable read only memory) yang dapat ditulis dan dihapus sebanyak 100.000 kali, 512 byte
internal SRAM (static random access memory), RTC (real time clock) dengan osilator terpisah,
empat jalur PWM (pulse width modulation), 10-bit ADC (analog to digital converter), 32 jalur
input output yang dapat diprogram yang dibagi menjadi empat buah port, yaitu port A, port B, port
C dan port D.
Mikrokontroller AVR ATMega8535 berfungsi sebagai pengendali dan pengolah data dari
sensor, pengatur motor stepper, menerima data posisi awal kamera, mengaktifkan buzzer alarm
serta mengatur aktif tidaknya sistem dan komunikasi ke komputer. Konfigurasi pin AVR
ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 3.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
27
Gambar 3 Konfigurasi pin AVR ATMega8535
Motor Stepper
Motor stepper adalah alat yang dapat mengubah pulsa-pulsa elektrik menjadi pergerakan
mekanik, Motor stepper dapat berotasi searah jarum jam (clock wise) atau berlawanan arah jarum
jam (counter clock wise) tergantung dari sinyal yang diberikan. Motor stepper digunakan untuk
mengontrol dan menentukan posisi yang akurat dari suatu aplikasi tanpa membutuhkan sistem
umpan balik yang rumit (lebih mengarah ke sistem lup terbuka). Oleh karena itu motor stepper
sangat lazim digunakan dalam aplikasi robotika,otomatisasi, dan positioning control.
Motor DC dan motor stepper memiliki perbedaan mendasar dalam perputarannya. Bila
motor DC dapat berputar secara bebas maka motor stepper berputar dalam langkah dalam waktu
tertentu. Perbedaan lainnya ialah motor DC menghasilkan torsi yang kecil pada kecepatan rendah
sementara motor stepper menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Perbedaan yang
lain adalah motor stepper memiliki karakteristik holding torque (torsi menahan) yang tidak dimiliki
oleh motor DC. Kegunaan dari holding torque ialah motor stepper dapat mempertahankan
posisinya secara kuat pada saat berhenti.
Motor stepper dapat dikendalikan secara full step dan half step. Pengendalian secara half
step lebih baik daripada pengendalian secara full step, karena dengan pengendalian half step
pergerakan dari motor lebih halus daripada menggunakan pengendalian dengan pengendalian full
step.
Half Step adalah cara mengendalikan motor stepper sehingga menghasilkan pergerakan
motor yang lebih halus. Pergerakan yang dihasilkan lebih halus karena pergerakkan rotor dalam
motor stepper yang bergerak dengan sudut sebesar ½ derajat dari besar sudut antara 2 buah kutub
(coil) yang berdekatan. Full step adalah cara mengendalikan motor stepper sehingga dihasilkan
pergerakan motor namun tidak sehalus pergerakkan Half Step. Hal ini disebabkan karena
pergerakkan rotor dalam motor stepper yang bergerak per satu buah kutub (coil).
Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras pada sistem keamanan ini berupa perancangan modul
controller, perancangan modul driver stepper, perancangan driver buzzer, catu daya dan
28
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
perancangan rangkaian encoder. Pada sistem keamanan ini, sistem setelah diaktifkan catu dayanya,
sistem tidak akan memeriksa input sensor yang aktif sampai ketika mikrocontroller menerima
aktivasi dari Remote RF (Radio Fequency). Setelah mendapatkan aktivasi dari remote,
mikrocontroller akan memeriksa sensor yang aktif. Jika sensor ada yang aktif, kamera akan aktif
dan merekam keadaan ruangan, membunyikan alarm suara, menyimpan data hasil rekaman dan
mengirim pesan singkat.
Bagian terpenting dalam sistem ini terletak pada modul controller yang tugasnya mengolah
data dari sensor yang aktif, yang ditindak lanjuti dengan memberikan perintah kepada motor
stepper untuk menggerakkan kamera ke arah sensor yang aktif, mengaktifkan alarm, mengirimkan
data kepada komputer melalui komunikasi serial.
Kamera yang digunakan adalah kamera jenis wireless (tanpa kabel dalam hal pengiriman
data) dengan modul penerima yang dihubungkan ke komputer melalui perantara berupa TV Tuner
dan gambarnya akan di tampilkan melalui program yang dibuat pada komputer menggunakan
program Visual Basic. Rancangan sistem di atas secara garis besar dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Rancangan sistem
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak meliputi perancangan perangkat lunak pada komputer yang
menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic6 dan perancangan perangkat lunak untuk
controller yang menggunakan bahasa C dan dibuat pada program ICC AVR.
Perancangan perangkat lunak pada komputer digunakan program Visual Basic6 yang
digunakan sebagai GUI (graphic user interface). Program ini berfungsi untuk melakukan
pengambilan gambar video dan mengirim SMS secara otomatis ketika muncul data dari controller.
Perancangan perangkat lunak pada controller berisi algoritma yang berfungsi mengolah
data dari sensor, mengirim data ke komputer, membunyikan alarm, mengirim prosedur untuk
mengirimkan pesan singkat dan menggeser posisi kamera ke sensor yang aktif.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
29
HASIL DAN PEMBAHASAN
Spesifikasi perangkat keras dari sistem keamanan yang dibuat adalah sebagai berikut: (1)
komputer P4, 2 GHz dengan memori 256 MB, dengan kapasitas Harddisk 80 GB dan memiliki dua
serial port; (2) monitor dengan Resolusi 1024 x 768; (3) kamera wireless dengan kecepatan frame
per second nya adalah 10; (4) TV tuner; (5) modul controller menggunakan AVR ATMega 8535;
(6) telepon genggam (HP) Sony Ericsson T68i.
Selanjutnya, spesifikasi perangkat lunak yang digunakan untuk menjalankan sistem
keamanan ini adalah: (1) sistem operasi Windows XP; (2) bahasa pemrograman Visual Basic 6
pada komputer; (3) bahasa pemrograman C untuk AVR ATMega8535; (4) AVR studio untuk
simulasi program yang dibuat.
Perangkat keras dan tampilan dari perangkat lunak yang dibuat dapat dilihat pada Gambar
5 di bawah ini.
Gambar 5 Perangkat keras sistem
Tampilan layar dari sistem keamanan yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 6 dan 7.
30
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Gambar 6 Tampilan awal program untuk video kamera
Gambar 7 Tampilan program untuk mengirim SMS
Setelah terhubung dengan kamera, tampilan program adalah seperti yang terlihat pada
Gambar 8.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
31
Gambar 8 Tampilan program setelah terhubung dengan kamera
Pengujian Sistem
Sistem telah diuji untuk diaktifkan lebih dari 10 jam, diaktifkan mulai dari pukul 07.00
hingga pukul 20.00 selama 3 hari berturut-turut. Selama itu, sistem dalam keadaan baik tanpa
mengalami gangguan. Jika sistem ini akan diimplementasikan dalam waktu yang lama, yang perlu
diperhatikan adalah masalah telepon selular dan kapasitas Harddisk di komputer. Dari segi telepon
selularnya, tegangan yang ada pada telepon selular hanya dapat bertahan sekitar tiga hari dengan
kondisi bahwa telepon selular aktif (kondisi ini tergantung dari jenis telepon selular yang
digunakan). Lebih dari 3 hari, baterai telepon selular perlu diisi ulang. Sementara kapasitas
Harddisk komputer perlu diperhatikan karena untuk setiap kali merekam, data yang dihasilkan
sekitar 60 MB (MegaByte).
Pengujian terhadap Telepon Selular yang Digunakan
Telepon selular yang digunakan untuk sistem ini adalah menggunakan telepon selular
dengan tipe Sony Ericsson T68i tetapi pengujian dengan menggunakan telepon selular merk lain
juga dilakukan. Hasil pengujian ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1Hasil Uji Coba terhadap Beberapa Telepon Selular
Produk
Tipe
Apakah dapat
digunakan?
T68i
Ya
T10’s
Ya
ME45
Ya
6310i
Ya
9110
Ya
Sony Ericsson
Siemens
Nokia
32
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
Pengujian terhadap Besarnya Data Hasil Rekaman
Dari hasil rekaman selama 40 detik dengan frame 10 dapat diperoleh hasil di bawah ini
(Tabel 2).
Tabel 2 Hasil Rekaman 40 detik dengan Frame 10, 20 dan 30
Percobaan
Ukuran data (MB)
Frame 10
Ukuran data (MB)
Frame 20
Ukuran data (MB)
Frame 30
1
60,120
120,477
145,914
2
60,120
120,477
145,764
3
59,969
120,778
145,463
4
60,270
120,326
145,613
5
59,969
120,477
145,065
6
60,120
120,778
145,613
7
59,969
120,326
143,807
8
59,969
120,477
144,560
9
60,120
120,477
143,055
10
59,969
120,477
144,861
Pengujian terhadap Durasi Waktu Rekaman
Tabel 3 di bawah ini merupakan data hasil pengujian durasi waktu rekaman yang diperoleh.
Tabel 3 Data Hasil Durasi Waktu Rekaman dengan Frame 10,20 dan 30
Durasi waktu rekaman
Frame 10
Durasi waktu rekaman
Frame 20
Durasi waktu rekaman
Frame 30
1.
40 detik
40 detik
40 detik
2.
39 detik
40 detik
40 detik
3.
39 detik
40 detik
40 detik
4.
40 detik
40 detik
40 detik
5.
39 detik
39 detik
40 detik
6.
40 detik
39 detik
40 detik
7.
39 detik
39 detik
39 detik
8.
39 detik
39 detik
39 detik
9.
39 detik
40 detik
39 detik
10.
39 detik
40 detik
40 detik
Percobaan
Pengujian terhadap Waktu Terkirimnya Pesan Singkat
Pengujian terhadap waktu terkirimnya pesan singkat dilaksanakan menggunakan tiga buah
provider yang berbeda, yaitu Mentari, Simpati dan IM3. Berikut adalah perbandingan hasil
terkirimnya pesan singkat beserta waktu pengirimannya (Tabel 4):
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
33
Tabel 4 Respon Waktu Terkirimnya Pesan Singkat
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mentari
4 detik (Jam 10.23)
6 detik(Jam 12.45)
3 detik(Jam 08.10)
8 detik(Jam 11.30)
5 detik(Jam 12.13)
4 detik(Jam 13.43)
9 detik(Jam 15.23)
6 detik(Jam 15.24)
4 detik(Jam 16.53)
3 detik (Jam 17.01)
IM-3
3 detik (Jam 08.25)
8 detik(Jam 09.23)
5 detik(Jam 09.26)
5 detik(Jam 11.23)
4 detik(Jam 11.45)
7 detik(Jam 17.33)
5 detik(Jam 10.10)
8 detik(Jam 12.43)
6 detik(Jam 13.33)
5 detik(Jam 14.13)
Simpati
7 detik(Jam 17.55)
5 detik(Jam 17.58)
6 detik(Jam 18.01)
5 detik(Jam 09.53)
7 detik(Jam 10.10)
5 detik(Jam 10.44)
3 detik(Jam 11.43)
8 detik (Jam 12.23)
7 detik(Jam 12.30)
4 detik(Jam 13.46)
Pengujian terhadap Sensor Pyroelectric
Sensor pyroelectric yang digunakan pada sistem keamanan ini memiliki waktu respon aktif
terhadap pergerakan yang berkisar 25 detik, karena sensor pyroelectric ini perlu menyesuaikan
suhu ruangan terlebih dahulu ketika pertama kali diaktifkan sebelum dapat mendeteksi pergerakan
tubuh manusia dan hewan berdarah panas.
Berikut adalah respon waktu aktifnya sensor pyroelectric mulai dari pertama kali
diaktifkan (Tabel 5).
Tabel 5 Waktu Respon Aktif Sensor Pyroelectric
Percobaan
Respon Aktif sensor (detik)
1.
26 detik
2.
25 detik
3.
27 detik
4.
25 detik
5.
25 detik
6.
26 detik
7.
27 detik
8.
28 detik
9.
25 detik
10.
25 detik
Evaluasi
Dari pengujian yang dilakukan dan data yang diperoleh dapat diketahui bahwa sistem yang
dirancang dapat menggunakan beberapa merk telepon seluler dan berfungsi dengan baik. Untuk
34
Jurnal Teknik Komputer Vol. 21 No.1 Februari 2013: 24-35
perekaman dengan waktu yang sama, makin besar frame yang digunakan makin besar memory
yang digunakan untuk menyimpan data gambar. Sedangkan waktu rekaman relatif sama untuk
frame yang berbeda. Waktu pengiriman pesan singkat terjadi perbedaan antara beberapa provider
maupun pada satu provider dengan jam pengiriman yang berbeda yang disebabkan oleh kesibukan
pada jaringan masing provider.
SIMPULAN
Dari pengujian dan evaluasi dapat disimpulkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik
sesuai dengan tujuan perancangan. Waktu respon aktifnya sensor pyroelectric berkisar 25 detik dari
sistem pertama kali diaktifkan. Sensor dapat memberikan respon dengan baik ketika mendeteksi
adanya pergerakan tubuh dan pengiriman data dari sensor bekerja dengan baik walaupun jarak
sensor ke modul utama cukup jauh yaitu sekitar 10 meter.
Kamera dapat bergerak mengikuti sensor yang aktif dengan baik. Terkirimnya pesan
singkat, tergantung dari provider penyedia jaringan yang dalam hal ini adalah pihak provider dari
Mentari, IM3 dan Simpati. Berdasarkan hasil percobaan dari ketika provider, ketiganya cukup baik,
tetapi yang paling baik adalah IM3. Telepon selular yang dapat digunakan pada sistem keamanan
cukup bervariasi dengan merek dan tipe yang berbeda.
DAFTAR PUSTAKA
Aggarwal, A., dan Joshi, R.C. (2012). WSN and GSM-based remote home security system.
International Conference on Recent Advances and Future Trends in Information
Technology (iRAFIT) 2012.
Azid, Sheikh I. dan Kumar, Sushil. (2011). Analysis and performance of a low cost sms-based
home security system. International Journal of Smart Home, 5(3).
Glolab.
(2013). How Infrared Motion Detector
http://www.glolab.com/pirparts/infrared.html.
Components
Work.
Diakses
dari
Longheu, A., Carchiolo, V., Malgeri, M., Mangioni, G. (2012). An Intelligent and Pervasive
Surveillance System for Home Security. Int. J. Comput Commun,7 (2), 312 – 324.
Perancangan Sistem Keamanan … (Budi; dkk)
35