Perancangan Dan Implementasi Pengendali Pintu Pagar Otomatis Berbasis Arduino
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI
PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Wilfrid Sahputra Girsang
NIM : 100422059
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI PINTU PAGAR
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Oleh:
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Kasmir Tanjung, MT
2. Anggota Penguji : Penantin Tarigan, Msc
………………..
………………..
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Fakhruddin Rizal B, ST. MTI
NIP. 19740427 200312 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP. 1954053 1198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI PINTU PAGAR
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Oleh:
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Kasmir Tanjung, MT
2. Anggota Penguji : Penantin Tarigan, Msc
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Fakhruddin Rizal B, ST. MTI
NIP. 19740427 200312 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP. 1954053 1198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tugas akhir ini membahas tentang perancang dan pengendali suatu
sistem pembuka dan penutup pintu pagar rumah menggunakan mikrokontroler
arduino uno. Rancangan ini diharapkan untuk diaplikasikan pada rumah – rumah
yang memiliki pintu pagar yang besar dengan bobot yang berat agar dapat
mempermudah pemilik rumah tersebut untuk membuka dan menutup pintu pagar.
Sebagai pengendalinya digunakan tombol, RF (radio frekuensi) dan Ethernet
shield untuk dapat membuka dan menutup pintu pagar tersebut. Untuk
menggerakkan atau mengendalikan pintu pagar digunakan motor dan driver agar
pintu pagar dapat bergeser ke kanan untuk pintu pagar terbuka dan bergeser kekiri
untuk pintu pagar tertutup.
Kata kunci : Arduino uno, RF, Ethernet Shield.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
segala RahmatNya lah yang memberikan pengetahuan, kesabaran, dan kesehatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini berjudul “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
PENGENDALI PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO”.
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam
menyelesaikan Program pendidikan Sarjana Jurusan Teknik Elektro, program
studi Teknik Komputer, Universitas Sumatera Utara.
Sesuai dengan judulnya, laporan ini membahas mengenai perancangan dan
pengendali sistem pembuka dan penutup pintu pagar dengan mikrokontroler
arduino sehingga pintu pagar dapat terbuka dan tertutup sesuai dengan kendali
yang digunakan.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima
bimbingan dan dorongan berupa pemikiran, tenaga dan waktu dari berbagai pihak.
Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Arbensius Girsang, S.Pd dan Ibunda Marlinang Sinaga, S.Pd
tercinta selaku orangtua penulis serta kakak dan adik yang telah banyak
memberikan bantuan, dorongan dan biaya serta doa pada penulis selama
menjalani jenjang pendidikan hingga selesai.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Fakhruddin Rizal, ST, MTI, selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir penulis.
4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT, selaku dosen wali penulis
5. Seluruh Dosen dan Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6. Abang
Yudi
yang
telah
banyak
memberikan
masukan
dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman-teman seperjuangan penulis Elda, Yetty, Mutiara, Rati, Abang
Doli, Abang Ronald, Abang Jackson, Adi, Erik, Bukry, Leo, Rinaldi,
Manase yang telah memberikan masukan dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, karena masih
banyak kesalahan dan kekerungan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat
membangun sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat
bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan,
November 2013
Penulis,
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK......................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ....................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
vii
DAFTAR TABEL …………………………………………………………...
ix
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN ........................................................................
1.1
Latar Belakang...................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah..............................................................
2
1.3
Tujuan Penulisan................................................................
2
1.4
Manfaat Penuliasan............................................................
2
1.5
Batasan Masalah.................................................................
2
1.6
Metodologi Penulisan.........................................................
3
1.7
Sistematika Penulisan.........................................................
4
LANDASAN TEORI....................................................................
2.1
Sistem Otomatis..................................................................
5
2.1.1 Elemen Dasar Sistem Otomatis............................
6
Arduino……………………………...................................
8
2.2.1 Arduino Uno………………………………………
11
2.3
Dfrduino Ethernet Shield.....................................................
17
2.4
433 Mhz RF KYL 1020 ......................................................
20
2.5
LCD 16x2……………….....................................................
22
2.2
Universitas Sumatera Utara
2.6
Sensor Inframerah.................................................................
24
2.6.1 Adjustable Infrared…...............................................
25
2.7
Motor DC Servo...................................................................
26
2.8
Driver Motor.........................................................................
26
2.8.1 IC l293D…………………………………………… 27
BAB III
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN
PERANGKAT LUNAK ..............................................................
3.1
Proses kerja sistem secara umum .......................................
29
3.2
Perancangan perangkat keras ..............................................
31
3.2.1 Rangkaian pada sistem pertama (membuka dan
menutup pintu pagar dengan tombol) ......................
33
3.2.2 Rangkaian pada sistem kedua (membuka dan
menutup pintu pagar dengan RF) ............................. 35
3.2.3 Rangkaian pada sistem ketiga ( membuka dan
menutup pintu pagar dengan Ethernet Shield) ……. 40
BAB IV
3.3
Rangkaian pengerak motor Driver L293D .........................
41
3.4
Perancangan perangkat lunak (Program) ............................
42
3.4.1 Flowchart………………………………………….
43
PENGUJIAN SISTEM ...............................................................
4.1
Metode pegujian .................................................................
46
4.1.1 Pengujian rangkaian Tombol ……………………...
46
4.1.2 Pengujian rangkaian RF (Radio frekuensi) ……...
48
Universitas Sumatera Utara
4.2
BAB V
4.1.3 Pengujian rangkaian Ethernet ……………………
50
Pengujian keseluruhan ........................................................
52
KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
5.1
Kesimpulan .........................................................................
54
5.2
Saran ...................................................................................
55
DARTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram blok arduino board ….........…………….............
9
Gambar 2.2
Arduino Uno Board ………………………………………
11
Gambar 2.3
Piranti out Arduino Uno ….………………………………
12
Gambar 2.4
Arduino Development Environment ………….....……….
16
Gambar 2.5
Piranti out Ethernet Shield pada Arduino …..............……
18
Gambar 2.6
Ethernet Shield …………………………………………...
19
Gambar 2.7
DFRduino Ethernet shield ………………………………..
20
Gambar 2.8
Piranti out 433Mhz RF kit ………………………………..
21
Gambar 2.9
Piranti out LCD 16x2 HD44780 ........................................
23
Gambar 2.10
Adjustable Infrared .............................................................
25
Gambar 2.11
Piranti IC L293D …............................................................
28
Gambar 3.1.1
Diagram blok rancangan pada pintu pagar..........................
29
Gambar 3.1.2
Diagram blok rancangan pada mobil……………………..
30
Gambar 3.2
Rangkaian membuka pagar dengan tombol .......................
34
Gambar 3.3
Rangkaian membuka pagar dengan RF pada rumah ……..
36
Gambar 3.4
Rangkaian RF pada mobil ………………………………..
38
Gambar 3.5
Rangkaian membuka pagar dengan Ethernet shield ……...
40
Gambar 3.6
Rangkaian Driver L293D ………………………………...
42
Gambar 4.1
Rangkaian tombol sebelum di tekan ……………………..
47
Gambar 4.2
Rangkaian tombol ditekan.……..........................................
47
Gambar 4.3
Rangkaian RF pada pagar ……...........…………...............
48
Gambar 4.4
Rangkaian pada mobil ………………...………………….
48
Gambar 4.5
LCD menunggu signal dari pagar ……………..................
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6
LCD telah menerima signal untuk menutup pagar ………
50
Gambar 4.7
Settingan IP addrees pada computer ……………………..
51
Gambar 4.8
Pengujian PING IP Ethernet …………...………………...
51
Gambar 4.9
Browser mozila sistem Ethernet shield pembuka pagar …
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.2.1 Tabel piranti Arduino ….............................................................
11
Tabel 2.2.2 Spesifikasi Atmega328-P............................................................
12
Tabel 2.8.1 Spesifikasi Maximum IC L293D………………………………
27
Universitas Sumatera Utara
PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Wilfrid Sahputra Girsang
NIM : 100422059
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI PINTU PAGAR
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Oleh:
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Kasmir Tanjung, MT
2. Anggota Penguji : Penantin Tarigan, Msc
………………..
………………..
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Fakhruddin Rizal B, ST. MTI
NIP. 19740427 200312 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP. 1954053 1198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI PINTU PAGAR
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Oleh:
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Kasmir Tanjung, MT
2. Anggota Penguji : Penantin Tarigan, Msc
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Fakhruddin Rizal B, ST. MTI
NIP. 19740427 200312 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP. 1954053 1198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tugas akhir ini membahas tentang perancang dan pengendali suatu
sistem pembuka dan penutup pintu pagar rumah menggunakan mikrokontroler
arduino uno. Rancangan ini diharapkan untuk diaplikasikan pada rumah – rumah
yang memiliki pintu pagar yang besar dengan bobot yang berat agar dapat
mempermudah pemilik rumah tersebut untuk membuka dan menutup pintu pagar.
Sebagai pengendalinya digunakan tombol, RF (radio frekuensi) dan Ethernet
shield untuk dapat membuka dan menutup pintu pagar tersebut. Untuk
menggerakkan atau mengendalikan pintu pagar digunakan motor dan driver agar
pintu pagar dapat bergeser ke kanan untuk pintu pagar terbuka dan bergeser kekiri
untuk pintu pagar tertutup.
Kata kunci : Arduino uno, RF, Ethernet Shield.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
segala RahmatNya lah yang memberikan pengetahuan, kesabaran, dan kesehatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini berjudul “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
PENGENDALI PINTU PAGAR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO”.
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam
menyelesaikan Program pendidikan Sarjana Jurusan Teknik Elektro, program
studi Teknik Komputer, Universitas Sumatera Utara.
Sesuai dengan judulnya, laporan ini membahas mengenai perancangan dan
pengendali sistem pembuka dan penutup pintu pagar dengan mikrokontroler
arduino sehingga pintu pagar dapat terbuka dan tertutup sesuai dengan kendali
yang digunakan.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima
bimbingan dan dorongan berupa pemikiran, tenaga dan waktu dari berbagai pihak.
Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Arbensius Girsang, S.Pd dan Ibunda Marlinang Sinaga, S.Pd
tercinta selaku orangtua penulis serta kakak dan adik yang telah banyak
memberikan bantuan, dorongan dan biaya serta doa pada penulis selama
menjalani jenjang pendidikan hingga selesai.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Fakhruddin Rizal, ST, MTI, selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir penulis.
4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT, selaku dosen wali penulis
5. Seluruh Dosen dan Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6. Abang
Yudi
yang
telah
banyak
memberikan
masukan
dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman-teman seperjuangan penulis Elda, Yetty, Mutiara, Rati, Abang
Doli, Abang Ronald, Abang Jackson, Adi, Erik, Bukry, Leo, Rinaldi,
Manase yang telah memberikan masukan dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, karena masih
banyak kesalahan dan kekerungan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat
membangun sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat
bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan,
November 2013
Penulis,
Wilfrid Sahputra Girsang
100422059
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK......................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ....................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
vii
DAFTAR TABEL …………………………………………………………...
ix
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN ........................................................................
1.1
Latar Belakang...................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah..............................................................
2
1.3
Tujuan Penulisan................................................................
2
1.4
Manfaat Penuliasan............................................................
2
1.5
Batasan Masalah.................................................................
2
1.6
Metodologi Penulisan.........................................................
3
1.7
Sistematika Penulisan.........................................................
4
LANDASAN TEORI....................................................................
2.1
Sistem Otomatis..................................................................
5
2.1.1 Elemen Dasar Sistem Otomatis............................
6
Arduino……………………………...................................
8
2.2.1 Arduino Uno………………………………………
11
2.3
Dfrduino Ethernet Shield.....................................................
17
2.4
433 Mhz RF KYL 1020 ......................................................
20
2.5
LCD 16x2……………….....................................................
22
2.2
Universitas Sumatera Utara
2.6
Sensor Inframerah.................................................................
24
2.6.1 Adjustable Infrared…...............................................
25
2.7
Motor DC Servo...................................................................
26
2.8
Driver Motor.........................................................................
26
2.8.1 IC l293D…………………………………………… 27
BAB III
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN
PERANGKAT LUNAK ..............................................................
3.1
Proses kerja sistem secara umum .......................................
29
3.2
Perancangan perangkat keras ..............................................
31
3.2.1 Rangkaian pada sistem pertama (membuka dan
menutup pintu pagar dengan tombol) ......................
33
3.2.2 Rangkaian pada sistem kedua (membuka dan
menutup pintu pagar dengan RF) ............................. 35
3.2.3 Rangkaian pada sistem ketiga ( membuka dan
menutup pintu pagar dengan Ethernet Shield) ……. 40
BAB IV
3.3
Rangkaian pengerak motor Driver L293D .........................
41
3.4
Perancangan perangkat lunak (Program) ............................
42
3.4.1 Flowchart………………………………………….
43
PENGUJIAN SISTEM ...............................................................
4.1
Metode pegujian .................................................................
46
4.1.1 Pengujian rangkaian Tombol ……………………...
46
4.1.2 Pengujian rangkaian RF (Radio frekuensi) ……...
48
Universitas Sumatera Utara
4.2
BAB V
4.1.3 Pengujian rangkaian Ethernet ……………………
50
Pengujian keseluruhan ........................................................
52
KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
5.1
Kesimpulan .........................................................................
54
5.2
Saran ...................................................................................
55
DARTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram blok arduino board ….........…………….............
9
Gambar 2.2
Arduino Uno Board ………………………………………
11
Gambar 2.3
Piranti out Arduino Uno ….………………………………
12
Gambar 2.4
Arduino Development Environment ………….....……….
16
Gambar 2.5
Piranti out Ethernet Shield pada Arduino …..............……
18
Gambar 2.6
Ethernet Shield …………………………………………...
19
Gambar 2.7
DFRduino Ethernet shield ………………………………..
20
Gambar 2.8
Piranti out 433Mhz RF kit ………………………………..
21
Gambar 2.9
Piranti out LCD 16x2 HD44780 ........................................
23
Gambar 2.10
Adjustable Infrared .............................................................
25
Gambar 2.11
Piranti IC L293D …............................................................
28
Gambar 3.1.1
Diagram blok rancangan pada pintu pagar..........................
29
Gambar 3.1.2
Diagram blok rancangan pada mobil……………………..
30
Gambar 3.2
Rangkaian membuka pagar dengan tombol .......................
34
Gambar 3.3
Rangkaian membuka pagar dengan RF pada rumah ……..
36
Gambar 3.4
Rangkaian RF pada mobil ………………………………..
38
Gambar 3.5
Rangkaian membuka pagar dengan Ethernet shield ……...
40
Gambar 3.6
Rangkaian Driver L293D ………………………………...
42
Gambar 4.1
Rangkaian tombol sebelum di tekan ……………………..
47
Gambar 4.2
Rangkaian tombol ditekan.……..........................................
47
Gambar 4.3
Rangkaian RF pada pagar ……...........…………...............
48
Gambar 4.4
Rangkaian pada mobil ………………...………………….
48
Gambar 4.5
LCD menunggu signal dari pagar ……………..................
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6
LCD telah menerima signal untuk menutup pagar ………
50
Gambar 4.7
Settingan IP addrees pada computer ……………………..
51
Gambar 4.8
Pengujian PING IP Ethernet …………...………………...
51
Gambar 4.9
Browser mozila sistem Ethernet shield pembuka pagar …
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.2.1 Tabel piranti Arduino ….............................................................
11
Tabel 2.2.2 Spesifikasi Atmega328-P............................................................
12
Tabel 2.8.1 Spesifikasi Maximum IC L293D………………………………
27
Universitas Sumatera Utara