T1__BAB III Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Sistem Keamanan Komplek Perumahan One Gate System dengan Aplikasi Monitoring dan Sensor Pendeteksi Gerakan T1 BAB III
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem
keamanan kompleks perumahan one gate system dengan aplikasi monitoring dan sensor
pendeteksi gerakan. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara
keseluruhan, yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem
elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler Arduino sebagai
pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta
penjelasan mengenai keterkaitan sensor untuk memenuhi spesifikasi tampilan aplikasi
monitoring yang ada (Tampilan indikator penerobosan rumah dan tampilan gambar dari
kamera monitoring).
Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat
lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari
sensor, serta perancangan aplikasi monitoring yang terdapat pada komputer.
3.1.
Gambaran Alat
Sistem yang dirancang oleh penulis adalah prototype sistem keamanan pada
sebuah kompleks perumahan one gate system yang menggunakan sebuah komputer
sebagai user interface untuk aplikasi monitoring nya. Sistem ini memiliki 3 bagian
utama yaitu bagian sensor pada tiap rumah untuk mendeteksi penerobos, bagian
monitoring yang berfungsi sebagai pusat monitoring pada pos keamanan, bagian battery
back up yang berfungsi untuk sumber daya listrik cadangan jika terjadi mati listrik.
Bagian sensor terpasang pada setiap rumah dan digunakan untuk mendeteksi
penerobos. Sensor yang digunakan pada sistem ini menggunakan tiga sensor, yaitu
sensor IR (Passive Infrared), PIR (Passive Infrared Receiver ) dan RFID (Radio
Frequency Identification) untuk setiap rumah. Sensor IR dipasang di dekat pintu rumah
dan sensor PIR dipasang di ruang tengah pada bagian dalam rumah untuk mendeteksi
jika ada orang yang mencoba menerobos rumah tanpa terlebih dahulu mematikan fungsi
alarm dengan cara menempelkan RFID tag ke RFID reader . RFID reader dipasang
pada bagian teras rumah berfungsi untuk mematikan fungsi alarm saat pemilik ingin
10
memasuki rumah. Semua sensor dan buzzer terhubung dengan Arduino Uno pada
masing masing rumah.
Jika terdeteksi ada penerobos maka sistem akan menyalakan buzzer pada rumah
dan mengirimkan data peringatan ke Arduino Mega yang terdapat pada pos petugas
keamanan. Ketika penghuni sedang berada di dalam rumah dan fungsi alarm sedang
mati, terdapat saklar didalam rumah yang berfungsi untuk menyalakan buzzer pada
rumah jika terjadi hal hal yang tidak diinginkan. Saat pemilik ingin meninggalkan
rumah dalam keadaan kosong, maka pemilik harus mengaktifkan kembali fungsi alarm
dengan cara menempelkan kembali RFID tag ke RFID reader . Selain tag RFID milik
penghuni, terdapat juga RFID tag master milik kepala petugas keamanan yang
berfungsi untuk mematikan buzzer pada rumah jika pelaku tindak penerobosan sudah
diamankan sedangkan penghuni sedang tidak berada dirumah.
Bagian monitoring terdiri dari Arduino Mega 2560, modul GSM Sim800L,
kamera monitoring dan aplikasi monitoring. Arduino Mega 2560 dan kamera
monitoring terhubung dengan komputer di pos petugas keamanan yang berfungsi
sebagai pusat monitoring pada sistem keamanan. Arduino Mega 2560 akan menerima
data peringatan dari Arduino Uno pada rumah yang mengalami tindak penerobosan.
Arduino Mega 2560 akan mengolah data peringatan tersebut dengan memberi perintah
kepada modul GSM Sim800L untuk mengirimkan sms ke nomor handphone pemilik
rumah yang diterobos dan menampilkan indikator rumah yang diterobos melalui
aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan.
Aplikasi monitoring dibuat menggunakan aplikasi visual basic. Aplikasi
monitoring berfungsi untuk menampilkan dan merekam hasil gambar dari kamera
monitoring yang dipasang di dalam kompek perumahan, menampilkan indikator
keamanan rumah, dan membuat sebuah data log jika terdapat RFID tag master yang
digunakan untuk mematikan fungsi alarm pada rumah. Data log ini bertujuan untuk
mencatat setiap kali RFID tag master dipakai sehingga tidak dapat disalahgunakan.
Bagian battery back up bekerja sebagai sumber listrik cadangan sehingga sistem
tetap dapat menyala saat terjadi mati listrik. Battery back up menggunakan power bank
dengan kapasitas 10.000 mAh. Arduino Uno pada setiap rumah menggunakan power
supply switching sebagai sumber listrik, namun juga terhubung dengan powerbank.
11
Power supply switching dan powerbank terhubung dengan relay sebelum terhubung
dengan Arduino Uno. Relay berfungsi untuk memindahkan sumber listrik secara
otomatis dari power supply switching menjadi powerbank jika terjadi pemadaman listrik
yang mengakibatkan power supply switching berhenti bekerja. Relay juga akan
memindahkan sumber listrik kembali ke power supply switching jika power supply
switching sudah menyala kembali. Sedangkan Arduino Mega 2560 mendapatkan
sumber listrik dari komputer pos petugas keamanan yang berupa laptop yang memiliki
battery, sehingga tetap dapat menyala saat terjadi pemadaman listrik.
Rancangan kompleks perumahan yang direalisasikan hanya memiliki 2 rumah,
akan tetapi terdapat dipswitch 8 saklar yang terhubung dengan Arduino Mega 2560 pada
pos petugas keamanan sehingga sistem dapat melakukan simulasi hingga 16 rumah
penghuni. Ketika saklar nomor 1 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan
menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 1 dan
rumah nomor 2. Saat saklar nomor 2 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan
menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 3 dan
rumah nomor 4. Begitu seterusnya hingga saklar dipswitch nomor 8 ditekan maka
rumah pada rancangan maket akan menjadi rumah nomor 15 dan rumah nomor 16.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem.
12
3.2.
Perancangan Perangkat Keras
Perangkat keras pada rancangan skripsi ini meliputi rancangan maket
perumahan dan perangkat elektronik. Rancangan maket perumahan memiliki dimensi
ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm. Rancangan maket perumahan ini digunakan
untuk simulasi kondisi pada kompleks perumahan one gate system yang sesungguhnya.
Rancangan maket ini ditunjang dengan perangkat elektronik yang digunakan untuk
penunjang perancangan. Adapun perangkat yang digunakan yaitu :
Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560.
Modul sensor IR, PIR, dan RFID reader .
Board mikrokontroler jenis Arduino Uno
Dipswitch 8 saklar, saklar tekan, modul GSM SIM800L, dan buzzer .
Power supply switching 5v, relay 5v, dan powerbank 1000mAH .
Gambar 3.2.1. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Depan.
13
Gambar 3.2.2. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Atas.
Gambar 3.2.3. Realisasi Perangkat Keras Maket Perumahan.
14
Keterangan gambar :
1.
Rumah penghuni nomor 1.
2.
Sensor IR pada pintu rumah 1.
Panjang
= 50 cm
3.
Sensor PIR di dalam rumah 1.
Lebar
= 50 cm
4.
RFID pada teras rumah 1.
5.
Rumah penghuni nomor 2.
6.
Sensor IR pada pintu rumah 2.
7.
Sensor PIR di dalam rumah 2.
8.
RFID pada teras rumah 2.
9.
Pagar kompleks perumahan
10.
Pos petugas keamanan.
11.
Gerbang utama kompleks.
12.
Buzzer rumah 1
13.
Buzzer rumah 2
14.
Kamera monitoring
3.3.
Ukuran maket perumahan :
Perancangan Elektronika
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai
dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan skripsi ini
terdiri dari bagian utama sebagai berikut :
Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 yang terhubung dengan
dipswitch,modul GSM SIM800L, dan buzzer.
Board mikrokontroler jenis Arduino Uno yang terhubung dengan modul sensor
IR, PIR, RFID reader,saklar tekan, dan buzzer .
Relay 5V yang terhubung dengan power supply switching 5V dan powerbank
10000mAh sebagai battery back up.
15
3.3.1. Arduino Mega 2560 sebagai pusat monitoring sistem
Pengendali utama pada skripsi ini menggunakan board Arduino Mega 2560
sebagai pusat monitoring sistem dan Arduino Uno sebagai pengirim informasi data dari
setiap rumah. Sebagai pusat monitoring sistem, tugas mikrokontroler Arduino Mega 2560
antara lain :
1. Melakukan komunikasi dengan komputer menggunakan komunikasi serial.
2. Mengolah data yang didapat dari Arduino Uno yang berupa hasil pembacaan
sensor PIR, IR, dan RFID reader.
3. Membaca inputan dari dipswitch sebagai penentu nomor rumah yang ingin di
monitoring.
4. Mengirim data-data dari Arduino Uno yang telah diolah kepada komputer
untuk diolah oleh aplikasi monitoring.
5. Mengirimkan perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan
SMS ke nomor penghuni rumah jika menerima data bahwa terjadi tindak
penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno.
6. Menyalakan buzzer pada pos petugas keamanan jika menerima data bahwa
terjadi tindak penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno
16
Tabel 3.3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan
Nama Port
Fungsi
PORT 2
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 1
PORT 3
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 2
PORT 4
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 3
PORT 5
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 4
PORT 6
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 5
PORT 7
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 6
PORT 8
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 7
PORT 9
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 8
PORT 13
Terhubung dengan input vcc pada buzzer
PORT 51
Terhubung dengan pin RX dari modul GSM SIM800L
PORT 53
Terhubung dengan pin TX dari modul GSM SIM800L
PORT POWER 5V
PORT GND
Terhubung dengan input vcc pada dipswitch dan input vcc pada
Modul GSM Sim800L
Terhubung dengan pin GND pada modul GSM SIM 800L
dan pin GND pada dipswitch
PORT TX 1
Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 1
PORT RX 1
Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 1
PORT TX 2
Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 2
PORT RX 2
Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 2
Gambar 3.3.1.1. Skema Arduino Mega 2560 dengan modul GSM SIM800L
17
Gambar 3.3.1.2. Skema Arduino Mega 2560 dengan dipswitch, buzzer, dan Arduino Uno
3.3.2
Arduino Uno sebagai pengirim data monitoring
Skripsi ini membutuhkan Arduino Uno sebagai pembaca data hasil keluaran dari
sensor IR, PIR, RFID reader dan saklar pada masing-masing rumah. Sensor IR dan PIR
yang mendeteksi gerakan dari penerobos akan menghasilkan sinyal HIGH yang kemudian
diterima oleh Arduino Uno melalui PORT. Keluaran dari saklar saat kondisi ON juga akan
menghasilkan sinyal HIGH dan akan diterima oleh PORT Arduino Uno.
Sensor RFID reader akan mendeteksi jika terdapat RFID tag dan membaca data
yang terdapat didalamnya untuk kemudian membandingkannya dengan RFID tag penghuni
rumah. Jika sesuai dengan RFID tag milik penghuni rumah atau RFID tag master milik
kepala petugas keamanan, maka Arduino Uno akan menonaktifkan fungsi alarm dan
menyalakan led indikator untuk menyatakan bahwa fungsi alarm sedang OFF, sehingga
penghuni dapat memasuki rumah tanpa terdeteksi sebagai penerobos. Setiap rumah memiliki
masing-masing 1 Arduino Uno dan 1 modul sensor IR, PIR, dan RFID reader. Berikut
skema konfigurasi pin antara modul sensor dengan Arduino Uno pada tiap rumah :
18
Tabel 3.3.2. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Uno yang digunakan
Nama Port
Fungsi
PORT 2
Terhubung dengan keluaran data dari sensor IR
PORT 3
Terhubung dengan keluaran data dari sensor PIR
PORT 4
Terhubung dengan pin vcc dari led indikator
PORT 5
Terhubung dengan pin vcc dari buzzer
PORT 8
Terhubung dengan pin OUT dari saklar tekan
PORT 9
Terhubung dengan pin RST dari RFID reader
PORT 10
Terhubung dengan pin SDA dari RFID reader
PORT 11
Terhubung dengan pin MOSI dari RFID reader
PORT 12
Terhubung dengan pin MISO dari RFID reader
PORT 13
Terhubung dengan pin SCK dari RFID reader
PORT POWER 3,3V
Terhubung dengan pin vcc dari RFID reader
PORT POWER 5V
PORT GND
Terhubung dengan pin vcc dari IR, PIR, saklar tekan
Terhubung dengan pin GND dari sensor IR, PIR, RFID, led
indikator, dan buzzer
PORT TX 1
Terhubung dengan PORT RX pada Arduino Mega 2560
PORT RX 1
Terhubung dengan PORT TX pada Arduino Mega 2560
Gambar 3.3.2.1. Skema Arduino Uno dengan sensor IR dan PIR.
19
Gambar 3.3.2.2. Skema Arduino Uno dengan sensor RFID reader .
Gambar 3.3.2.3. Skema Arduino Uno dengan saklar tekan, buzzer , dan led indikator.
3.3.3.
Relay sebagai penghubung sumber listrik
Pada perancangan ini menggunakan relay sebagai saklar yang menghubungkan
keluaran dari power supply switching dan keluaran dari powerbank untuk menghidupkan
Arduino Uno pada tiap rumah. Relay yang digunakan sendiri merupakan relay 5V, yang
berarti relay aktif apabila mendapat tegangan DC sebesar 5V dari power supply switching
5V. Dengan kata lain jika relay mendapat input tegangan dari power supply switching 5V,
maka Arduino Uno akan mendapatkan sumber listrik dari power supply switching
Saat terjadi pemadaman listrik dan power supply switching berhenti bekerja,
maka relay akan mati. Relay dalam kondisi mati tersebut akan mengalirkan sumber listrik
dari powerbank yang berfungsi sebagai battery back up. Ketika listrik sudah menyala
kembali dan power supply switching sudah kembali hidup, maka relay kembali ON dan
Arduino Uno akan dinyalakan dengan sumber listrik dari power supply switching.
20
Gambar 3.3.3. Skema Relay yang Digunakan.
3.4.
Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang
digunakan pada skripsi ini. Yang pertama akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler
Arduino Mega 2560 yang bekerja sebagai pusat monitoring sistem yang melakukan
komunikasi dengan Arduino Uno dan aplikasi monitoring pada komputer pos petugas
keamanan. Yang kedua akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler Arduino Uno
yang bekerja sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah dan melakukan
komunikasi dengan Arduino Mega 2560. Yang ketiga akan dibahas perancangan sistem
aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan yang digunakan untuk
menampilkan data monitoring kompleks perumahan dan gambar dari kamera monitoring.
3.4.1
Program Mikrokontroler Arduino Mega 2560
Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560
yang digunakan sebagai pusat monitoring data pada pos petugas keamanan. Program dimulai
dari menunggu inputan data dari dipswitch. Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan
dari saklar pada dipswitch sebagai nomor rumah yang akan di monitoring. Kemudian
Arduino Mega 2560 akan menerima data monitoring sensor dari Arduino Uno pada setiap
rumah.
Setelah itu Arduino Mega 2560 akan mengirim data inputan nomor rumah dari
dipswitch dan data hasil monitoring dari Arduino Uno kepada aplikasi monitoring pada
komputer pos petugas keamanan. Jika terjadi tindak penerobosan pada salah satu rumah,
maka Arduino Mega 2560 akan menyalakan buzzer pos petugas keamanan dan mengirimkan
perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan info melalui SMS bahwa telah
terjadi tindak penerobosan kepada nomor handphone pemilik rumah yang dimaksud. Berikut
adalah diagram alir program mikrokontroler Arduino Mega 2560 pada sistem yang dibuat :
21
Gambar 3.4.1. Diagram Alir Program pada Arduino Mega 2560 sebagai Pusat Monitoring
3.4.2.
Program Mikrokontroler Arduino Uno
Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Uno yang
digunakan sebagai sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah. Program
dimulai dari mengaktifkan sensor IR, PIR, dan RFID. Pada saat ini fungsi alarm sudah ON.
Setelah itu Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan RFID tag pada RFID reader .
Jika RFID tag sesuai dengan RFID tag milik penghuni atau sesuai dengan RFID
tag master milik kepala petugas keamanan, Arduino Uno akan mematikan fungsi sensor dan
menyalakan led indikator (fungsi alarm OFF ). Saat fungsi alarm OFF , jika Arduino Uno
mendeteksi terdapat inputan dari saklar tekan maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer.
22
Ketika terdapat input RFID tag yang sesuai dengan milik penghuni atau sesuai dengan milik
kepala petugas keamanan maka Arduino Uno akan menyalakan kembali fungsi sensor
(fungsi alarm ON). Ketika sensor mendeteksi penerobos pada saat fungsi alarm sedang ON,
maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer dan mengirimkan data peringatan kepada
Arduino Mega 2560.
Gambar 3.4.2. Diagram Alir Program pada Arduino Uno sebagai Pengirim Data dari
Setiap Rumah.
3.4.3.
Aplikasi Monitoring pada Komputer Pos Petugas Keamanan
Aplikasi monitoring ini dikendalikan oleh komputer melalui komunikasi serial
dengan Arduino Mega 2560. Aplikasi monitoring ini merupakan aplikasi windows. Aplikasi
ini digunakan untuk membaca inputan data dari Arduino Mega 2560, menampilkan data
monitoring rumah dan menampilkan gambar dari kamera monitoring.
Pertama, aplikasi monitoring akan melakukan cek data nomor rumah dari
Arduino Mega 2560. Jika terdapat input data, aplikasi akan menampilkan indikator
monitoring rumah serta memulai perekaman video dengan format MPEG. Jika aplikasi
23
monitoring menerima input data peringatan tindak penerobosan dari Arduino Mega 2560,
maka aplikasi akan menampilkan indikator peringatan pada rumah tersebut. Berikut adalah
diagram alir program windows yang dibuat :
Gambar 3.4.3.1 Diagram Alir Program Aplikasi Monitoring
Program aplikasi monitoring ini dibuat dengan menggunakan program Visual
Studio. Aplikasi monitoring dimulai dengan window yang menampilkan hasil gambar dari
kamera monitoring dan indikator saat kondisi rumah aman. Terdapat 16 indikator rumah
agar dapat dilakukan simulasi hingga 16 rumah penghuni. Tombol reset digunakan untuk
mengembalikan tampilan aplikasi monitoring menjadi seperti semula saat kondisi semua
rumah aman.
24
Gambar 3.4.3.2 Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Kondisi Aman.
Pada awalnya semua indikator rumah tersebut berwarna hijau. Jika terjadi tindak
penerobosan pada sebuah rumah, maka indikator rumah pada aplikasi monitoring pada
rumah tersebut akan berubah menjadi merah. Sebagai contoh, ketika terjadi penerobosan
pada rumah nomor 1 maka tampilan indikator monitoring rumah 1 akan menjadi seperti
berikut ini :
Gambar 3.4.3.3. Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Terjadi Penerobosan
Pada Rumah Nomor 1.
25
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem
keamanan kompleks perumahan one gate system dengan aplikasi monitoring dan sensor
pendeteksi gerakan. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara
keseluruhan, yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem
elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler Arduino sebagai
pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta
penjelasan mengenai keterkaitan sensor untuk memenuhi spesifikasi tampilan aplikasi
monitoring yang ada (Tampilan indikator penerobosan rumah dan tampilan gambar dari
kamera monitoring).
Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat
lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari
sensor, serta perancangan aplikasi monitoring yang terdapat pada komputer.
3.1.
Gambaran Alat
Sistem yang dirancang oleh penulis adalah prototype sistem keamanan pada
sebuah kompleks perumahan one gate system yang menggunakan sebuah komputer
sebagai user interface untuk aplikasi monitoring nya. Sistem ini memiliki 3 bagian
utama yaitu bagian sensor pada tiap rumah untuk mendeteksi penerobos, bagian
monitoring yang berfungsi sebagai pusat monitoring pada pos keamanan, bagian battery
back up yang berfungsi untuk sumber daya listrik cadangan jika terjadi mati listrik.
Bagian sensor terpasang pada setiap rumah dan digunakan untuk mendeteksi
penerobos. Sensor yang digunakan pada sistem ini menggunakan tiga sensor, yaitu
sensor IR (Passive Infrared), PIR (Passive Infrared Receiver ) dan RFID (Radio
Frequency Identification) untuk setiap rumah. Sensor IR dipasang di dekat pintu rumah
dan sensor PIR dipasang di ruang tengah pada bagian dalam rumah untuk mendeteksi
jika ada orang yang mencoba menerobos rumah tanpa terlebih dahulu mematikan fungsi
alarm dengan cara menempelkan RFID tag ke RFID reader . RFID reader dipasang
pada bagian teras rumah berfungsi untuk mematikan fungsi alarm saat pemilik ingin
10
memasuki rumah. Semua sensor dan buzzer terhubung dengan Arduino Uno pada
masing masing rumah.
Jika terdeteksi ada penerobos maka sistem akan menyalakan buzzer pada rumah
dan mengirimkan data peringatan ke Arduino Mega yang terdapat pada pos petugas
keamanan. Ketika penghuni sedang berada di dalam rumah dan fungsi alarm sedang
mati, terdapat saklar didalam rumah yang berfungsi untuk menyalakan buzzer pada
rumah jika terjadi hal hal yang tidak diinginkan. Saat pemilik ingin meninggalkan
rumah dalam keadaan kosong, maka pemilik harus mengaktifkan kembali fungsi alarm
dengan cara menempelkan kembali RFID tag ke RFID reader . Selain tag RFID milik
penghuni, terdapat juga RFID tag master milik kepala petugas keamanan yang
berfungsi untuk mematikan buzzer pada rumah jika pelaku tindak penerobosan sudah
diamankan sedangkan penghuni sedang tidak berada dirumah.
Bagian monitoring terdiri dari Arduino Mega 2560, modul GSM Sim800L,
kamera monitoring dan aplikasi monitoring. Arduino Mega 2560 dan kamera
monitoring terhubung dengan komputer di pos petugas keamanan yang berfungsi
sebagai pusat monitoring pada sistem keamanan. Arduino Mega 2560 akan menerima
data peringatan dari Arduino Uno pada rumah yang mengalami tindak penerobosan.
Arduino Mega 2560 akan mengolah data peringatan tersebut dengan memberi perintah
kepada modul GSM Sim800L untuk mengirimkan sms ke nomor handphone pemilik
rumah yang diterobos dan menampilkan indikator rumah yang diterobos melalui
aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan.
Aplikasi monitoring dibuat menggunakan aplikasi visual basic. Aplikasi
monitoring berfungsi untuk menampilkan dan merekam hasil gambar dari kamera
monitoring yang dipasang di dalam kompek perumahan, menampilkan indikator
keamanan rumah, dan membuat sebuah data log jika terdapat RFID tag master yang
digunakan untuk mematikan fungsi alarm pada rumah. Data log ini bertujuan untuk
mencatat setiap kali RFID tag master dipakai sehingga tidak dapat disalahgunakan.
Bagian battery back up bekerja sebagai sumber listrik cadangan sehingga sistem
tetap dapat menyala saat terjadi mati listrik. Battery back up menggunakan power bank
dengan kapasitas 10.000 mAh. Arduino Uno pada setiap rumah menggunakan power
supply switching sebagai sumber listrik, namun juga terhubung dengan powerbank.
11
Power supply switching dan powerbank terhubung dengan relay sebelum terhubung
dengan Arduino Uno. Relay berfungsi untuk memindahkan sumber listrik secara
otomatis dari power supply switching menjadi powerbank jika terjadi pemadaman listrik
yang mengakibatkan power supply switching berhenti bekerja. Relay juga akan
memindahkan sumber listrik kembali ke power supply switching jika power supply
switching sudah menyala kembali. Sedangkan Arduino Mega 2560 mendapatkan
sumber listrik dari komputer pos petugas keamanan yang berupa laptop yang memiliki
battery, sehingga tetap dapat menyala saat terjadi pemadaman listrik.
Rancangan kompleks perumahan yang direalisasikan hanya memiliki 2 rumah,
akan tetapi terdapat dipswitch 8 saklar yang terhubung dengan Arduino Mega 2560 pada
pos petugas keamanan sehingga sistem dapat melakukan simulasi hingga 16 rumah
penghuni. Ketika saklar nomor 1 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan
menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 1 dan
rumah nomor 2. Saat saklar nomor 2 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan
menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 3 dan
rumah nomor 4. Begitu seterusnya hingga saklar dipswitch nomor 8 ditekan maka
rumah pada rancangan maket akan menjadi rumah nomor 15 dan rumah nomor 16.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem.
12
3.2.
Perancangan Perangkat Keras
Perangkat keras pada rancangan skripsi ini meliputi rancangan maket
perumahan dan perangkat elektronik. Rancangan maket perumahan memiliki dimensi
ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm. Rancangan maket perumahan ini digunakan
untuk simulasi kondisi pada kompleks perumahan one gate system yang sesungguhnya.
Rancangan maket ini ditunjang dengan perangkat elektronik yang digunakan untuk
penunjang perancangan. Adapun perangkat yang digunakan yaitu :
Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560.
Modul sensor IR, PIR, dan RFID reader .
Board mikrokontroler jenis Arduino Uno
Dipswitch 8 saklar, saklar tekan, modul GSM SIM800L, dan buzzer .
Power supply switching 5v, relay 5v, dan powerbank 1000mAH .
Gambar 3.2.1. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Depan.
13
Gambar 3.2.2. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Atas.
Gambar 3.2.3. Realisasi Perangkat Keras Maket Perumahan.
14
Keterangan gambar :
1.
Rumah penghuni nomor 1.
2.
Sensor IR pada pintu rumah 1.
Panjang
= 50 cm
3.
Sensor PIR di dalam rumah 1.
Lebar
= 50 cm
4.
RFID pada teras rumah 1.
5.
Rumah penghuni nomor 2.
6.
Sensor IR pada pintu rumah 2.
7.
Sensor PIR di dalam rumah 2.
8.
RFID pada teras rumah 2.
9.
Pagar kompleks perumahan
10.
Pos petugas keamanan.
11.
Gerbang utama kompleks.
12.
Buzzer rumah 1
13.
Buzzer rumah 2
14.
Kamera monitoring
3.3.
Ukuran maket perumahan :
Perancangan Elektronika
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai
dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan skripsi ini
terdiri dari bagian utama sebagai berikut :
Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 yang terhubung dengan
dipswitch,modul GSM SIM800L, dan buzzer.
Board mikrokontroler jenis Arduino Uno yang terhubung dengan modul sensor
IR, PIR, RFID reader,saklar tekan, dan buzzer .
Relay 5V yang terhubung dengan power supply switching 5V dan powerbank
10000mAh sebagai battery back up.
15
3.3.1. Arduino Mega 2560 sebagai pusat monitoring sistem
Pengendali utama pada skripsi ini menggunakan board Arduino Mega 2560
sebagai pusat monitoring sistem dan Arduino Uno sebagai pengirim informasi data dari
setiap rumah. Sebagai pusat monitoring sistem, tugas mikrokontroler Arduino Mega 2560
antara lain :
1. Melakukan komunikasi dengan komputer menggunakan komunikasi serial.
2. Mengolah data yang didapat dari Arduino Uno yang berupa hasil pembacaan
sensor PIR, IR, dan RFID reader.
3. Membaca inputan dari dipswitch sebagai penentu nomor rumah yang ingin di
monitoring.
4. Mengirim data-data dari Arduino Uno yang telah diolah kepada komputer
untuk diolah oleh aplikasi monitoring.
5. Mengirimkan perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan
SMS ke nomor penghuni rumah jika menerima data bahwa terjadi tindak
penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno.
6. Menyalakan buzzer pada pos petugas keamanan jika menerima data bahwa
terjadi tindak penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno
16
Tabel 3.3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan
Nama Port
Fungsi
PORT 2
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 1
PORT 3
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 2
PORT 4
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 3
PORT 5
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 4
PORT 6
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 5
PORT 7
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 6
PORT 8
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 7
PORT 9
Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 8
PORT 13
Terhubung dengan input vcc pada buzzer
PORT 51
Terhubung dengan pin RX dari modul GSM SIM800L
PORT 53
Terhubung dengan pin TX dari modul GSM SIM800L
PORT POWER 5V
PORT GND
Terhubung dengan input vcc pada dipswitch dan input vcc pada
Modul GSM Sim800L
Terhubung dengan pin GND pada modul GSM SIM 800L
dan pin GND pada dipswitch
PORT TX 1
Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 1
PORT RX 1
Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 1
PORT TX 2
Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 2
PORT RX 2
Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 2
Gambar 3.3.1.1. Skema Arduino Mega 2560 dengan modul GSM SIM800L
17
Gambar 3.3.1.2. Skema Arduino Mega 2560 dengan dipswitch, buzzer, dan Arduino Uno
3.3.2
Arduino Uno sebagai pengirim data monitoring
Skripsi ini membutuhkan Arduino Uno sebagai pembaca data hasil keluaran dari
sensor IR, PIR, RFID reader dan saklar pada masing-masing rumah. Sensor IR dan PIR
yang mendeteksi gerakan dari penerobos akan menghasilkan sinyal HIGH yang kemudian
diterima oleh Arduino Uno melalui PORT. Keluaran dari saklar saat kondisi ON juga akan
menghasilkan sinyal HIGH dan akan diterima oleh PORT Arduino Uno.
Sensor RFID reader akan mendeteksi jika terdapat RFID tag dan membaca data
yang terdapat didalamnya untuk kemudian membandingkannya dengan RFID tag penghuni
rumah. Jika sesuai dengan RFID tag milik penghuni rumah atau RFID tag master milik
kepala petugas keamanan, maka Arduino Uno akan menonaktifkan fungsi alarm dan
menyalakan led indikator untuk menyatakan bahwa fungsi alarm sedang OFF, sehingga
penghuni dapat memasuki rumah tanpa terdeteksi sebagai penerobos. Setiap rumah memiliki
masing-masing 1 Arduino Uno dan 1 modul sensor IR, PIR, dan RFID reader. Berikut
skema konfigurasi pin antara modul sensor dengan Arduino Uno pada tiap rumah :
18
Tabel 3.3.2. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Uno yang digunakan
Nama Port
Fungsi
PORT 2
Terhubung dengan keluaran data dari sensor IR
PORT 3
Terhubung dengan keluaran data dari sensor PIR
PORT 4
Terhubung dengan pin vcc dari led indikator
PORT 5
Terhubung dengan pin vcc dari buzzer
PORT 8
Terhubung dengan pin OUT dari saklar tekan
PORT 9
Terhubung dengan pin RST dari RFID reader
PORT 10
Terhubung dengan pin SDA dari RFID reader
PORT 11
Terhubung dengan pin MOSI dari RFID reader
PORT 12
Terhubung dengan pin MISO dari RFID reader
PORT 13
Terhubung dengan pin SCK dari RFID reader
PORT POWER 3,3V
Terhubung dengan pin vcc dari RFID reader
PORT POWER 5V
PORT GND
Terhubung dengan pin vcc dari IR, PIR, saklar tekan
Terhubung dengan pin GND dari sensor IR, PIR, RFID, led
indikator, dan buzzer
PORT TX 1
Terhubung dengan PORT RX pada Arduino Mega 2560
PORT RX 1
Terhubung dengan PORT TX pada Arduino Mega 2560
Gambar 3.3.2.1. Skema Arduino Uno dengan sensor IR dan PIR.
19
Gambar 3.3.2.2. Skema Arduino Uno dengan sensor RFID reader .
Gambar 3.3.2.3. Skema Arduino Uno dengan saklar tekan, buzzer , dan led indikator.
3.3.3.
Relay sebagai penghubung sumber listrik
Pada perancangan ini menggunakan relay sebagai saklar yang menghubungkan
keluaran dari power supply switching dan keluaran dari powerbank untuk menghidupkan
Arduino Uno pada tiap rumah. Relay yang digunakan sendiri merupakan relay 5V, yang
berarti relay aktif apabila mendapat tegangan DC sebesar 5V dari power supply switching
5V. Dengan kata lain jika relay mendapat input tegangan dari power supply switching 5V,
maka Arduino Uno akan mendapatkan sumber listrik dari power supply switching
Saat terjadi pemadaman listrik dan power supply switching berhenti bekerja,
maka relay akan mati. Relay dalam kondisi mati tersebut akan mengalirkan sumber listrik
dari powerbank yang berfungsi sebagai battery back up. Ketika listrik sudah menyala
kembali dan power supply switching sudah kembali hidup, maka relay kembali ON dan
Arduino Uno akan dinyalakan dengan sumber listrik dari power supply switching.
20
Gambar 3.3.3. Skema Relay yang Digunakan.
3.4.
Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang
digunakan pada skripsi ini. Yang pertama akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler
Arduino Mega 2560 yang bekerja sebagai pusat monitoring sistem yang melakukan
komunikasi dengan Arduino Uno dan aplikasi monitoring pada komputer pos petugas
keamanan. Yang kedua akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler Arduino Uno
yang bekerja sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah dan melakukan
komunikasi dengan Arduino Mega 2560. Yang ketiga akan dibahas perancangan sistem
aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan yang digunakan untuk
menampilkan data monitoring kompleks perumahan dan gambar dari kamera monitoring.
3.4.1
Program Mikrokontroler Arduino Mega 2560
Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560
yang digunakan sebagai pusat monitoring data pada pos petugas keamanan. Program dimulai
dari menunggu inputan data dari dipswitch. Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan
dari saklar pada dipswitch sebagai nomor rumah yang akan di monitoring. Kemudian
Arduino Mega 2560 akan menerima data monitoring sensor dari Arduino Uno pada setiap
rumah.
Setelah itu Arduino Mega 2560 akan mengirim data inputan nomor rumah dari
dipswitch dan data hasil monitoring dari Arduino Uno kepada aplikasi monitoring pada
komputer pos petugas keamanan. Jika terjadi tindak penerobosan pada salah satu rumah,
maka Arduino Mega 2560 akan menyalakan buzzer pos petugas keamanan dan mengirimkan
perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan info melalui SMS bahwa telah
terjadi tindak penerobosan kepada nomor handphone pemilik rumah yang dimaksud. Berikut
adalah diagram alir program mikrokontroler Arduino Mega 2560 pada sistem yang dibuat :
21
Gambar 3.4.1. Diagram Alir Program pada Arduino Mega 2560 sebagai Pusat Monitoring
3.4.2.
Program Mikrokontroler Arduino Uno
Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Uno yang
digunakan sebagai sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah. Program
dimulai dari mengaktifkan sensor IR, PIR, dan RFID. Pada saat ini fungsi alarm sudah ON.
Setelah itu Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan RFID tag pada RFID reader .
Jika RFID tag sesuai dengan RFID tag milik penghuni atau sesuai dengan RFID
tag master milik kepala petugas keamanan, Arduino Uno akan mematikan fungsi sensor dan
menyalakan led indikator (fungsi alarm OFF ). Saat fungsi alarm OFF , jika Arduino Uno
mendeteksi terdapat inputan dari saklar tekan maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer.
22
Ketika terdapat input RFID tag yang sesuai dengan milik penghuni atau sesuai dengan milik
kepala petugas keamanan maka Arduino Uno akan menyalakan kembali fungsi sensor
(fungsi alarm ON). Ketika sensor mendeteksi penerobos pada saat fungsi alarm sedang ON,
maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer dan mengirimkan data peringatan kepada
Arduino Mega 2560.
Gambar 3.4.2. Diagram Alir Program pada Arduino Uno sebagai Pengirim Data dari
Setiap Rumah.
3.4.3.
Aplikasi Monitoring pada Komputer Pos Petugas Keamanan
Aplikasi monitoring ini dikendalikan oleh komputer melalui komunikasi serial
dengan Arduino Mega 2560. Aplikasi monitoring ini merupakan aplikasi windows. Aplikasi
ini digunakan untuk membaca inputan data dari Arduino Mega 2560, menampilkan data
monitoring rumah dan menampilkan gambar dari kamera monitoring.
Pertama, aplikasi monitoring akan melakukan cek data nomor rumah dari
Arduino Mega 2560. Jika terdapat input data, aplikasi akan menampilkan indikator
monitoring rumah serta memulai perekaman video dengan format MPEG. Jika aplikasi
23
monitoring menerima input data peringatan tindak penerobosan dari Arduino Mega 2560,
maka aplikasi akan menampilkan indikator peringatan pada rumah tersebut. Berikut adalah
diagram alir program windows yang dibuat :
Gambar 3.4.3.1 Diagram Alir Program Aplikasi Monitoring
Program aplikasi monitoring ini dibuat dengan menggunakan program Visual
Studio. Aplikasi monitoring dimulai dengan window yang menampilkan hasil gambar dari
kamera monitoring dan indikator saat kondisi rumah aman. Terdapat 16 indikator rumah
agar dapat dilakukan simulasi hingga 16 rumah penghuni. Tombol reset digunakan untuk
mengembalikan tampilan aplikasi monitoring menjadi seperti semula saat kondisi semua
rumah aman.
24
Gambar 3.4.3.2 Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Kondisi Aman.
Pada awalnya semua indikator rumah tersebut berwarna hijau. Jika terjadi tindak
penerobosan pada sebuah rumah, maka indikator rumah pada aplikasi monitoring pada
rumah tersebut akan berubah menjadi merah. Sebagai contoh, ketika terjadi penerobosan
pada rumah nomor 1 maka tampilan indikator monitoring rumah 1 akan menjadi seperti
berikut ini :
Gambar 3.4.3.3. Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Terjadi Penerobosan
Pada Rumah Nomor 1.
25