Sistem Keamanan Rumah Berbasis Minikomputer Raspberry Pi Via Sms Menggunakan Kamera, Sensor Pir Dan Sensor Getar
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Raspberry Pi
Raspberry Pi merupakan sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan
seperti sebuah Personal Computer (PC). Dikatakan kecil karena kurang lebih
ukurannya sebesar kartu nama dan untuk dapat menjalankan Raspberry Pi
dibutuhkancharger / adaptor yang biasa digunakan pada telepon selular sebesar 5V.
Raspberry Pi menggunakan system on a chip (SoC) dimana Central Processing Unit
(CPU), Graphics Processing Unit (GPU), dan memori ada dalam satu kesatuan
Integrated Circuit (IC) yang sampai saat ini telah tersedia dalam dua versi yaitu model
A dan model B. Perbedaannya ada pada portUniversal Serial Bus (USB) dan port
ethernet. Pada model A tidak tersedianya port ethernet dan hanya tersedia 1 port USB
sedangkan pada model B tersedia port ethernet dan lebih dari satu port USB.
Gambar 2.1 Raspberry Pi
Selain komponen-komponen pada umumnya, Raspberry Pi juga terdapat komponen
PIN GPIO, dengan adanya pin ini maka Raspberry Pi dapat mendukung beberapa
modul salah satunya modul sensor inframerah, selain itu Raspberry Pi juga dapat
dihubungkan dengan Arduino.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah komponen-komponen input dan output pada Raspberry Pi :
1) HDMI, untuk dihubungkan kemonitor yang mendukung jenis ini. Dapat juga
di konversikan ke jenis VGA dan AV output.
2) Video analog (RCA port), dihubungkan kepesawat televisi yang memiliki input
jenis RCA.
3) Audio output, keluaran suara dapat dihubungkan ke speaker. Audio output ini
berukuran 3.5 untuk jack audionya.
4) Port USB 2.0, untuk kebutuhan perangkat input dan output nantinya.
5) Pin GPIO, untuk menhubungkan dengan sensor, arduino, perangkat lain yang
memiliki data analog atau digital.
6) Port CSI (Camera Serial Interface).
7) Port DSI (Display Serial Interface).
8) Ethernet output, dihubungkan dengan kabel UTP/STP.
9) SD card slot / MicroSD card slot, untuk menyimpan sistem dan data.
Terdapat 40 pin pada Raspiberry Pi yang terhubung langsung pada sistem yang
dengan bantuan program untuk menjalankannya sehingga dapat digunakan sesuai
dengan fungsinya. Selain dapat digunakan untuk pin input/output, terdapat beberapa
pin yang memiliki fungsi khusus. Python merupakan bahasa pemrograman yang
mendukung dan dapat digunakan langsung untuk mengontrol pin-pin yang tersedia
pada raspberry Pi tersebut.
Layaknya sebuah PC, Raspberry membutuhkan Operating System (OS) agar dapat
digunakan. OS ini disimpan dalam microSDcard yang digunakan juga untuk media
penyimpanan data seperti halnya harddisk. OS yang digunakan untuk raspberry Pi
merupakan varian dari OS Linux. Debian merupakan salah satu varian dari OS Linux
yang dapat digunakan dan secara gratis bisa didapatkan pada situs resmi Raspberry Pi.
2.2.
Arduino Nano
Arduino adalah papan elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen
Universitas Sumatera Utara
utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler Atmega328 dari jenis AVR dari perusahaan
Atmel (Muhammad Syahwil, 2013:60).
Arduino Nano adalah board arduino berukuran kecil, lengkap dan berbasis
Atmega328 yang mempunyai kelebihan yang sama fungsional dengan Arduino jenis
apapun (Muhammad Syahwil, 2013:71). Bentuk fisik dari Arduino nano dapat
ditunjukan pada gambar 2.1.
Karakteristik dan struktur arduino adalah (Muhammad Syahwil, 2013:61) :
a) Integrated Development Environtment (IDE) arduino merupakan multi
pl3atform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows
dan linux. IDE adalah program komputer yang memiliki beberapa fasilitas
yang diperlukan dalam pembangunan perangkat lunak. Tujuan dari IDE adalah
untuk menyediakan semua fasilitas yang diperlukan dalam membangun
perangkat lunak. Arduino IDE memiliki fasilitas sebagai berikut : editor,
compiler, linker dan debugger.
b) Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port
Universal Serial Bus (USB) bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak
komputer sekarang yang memiliki port serial.
c) Arduino
adalah hardware
dan software open
source
yaitu sistem
pengembangan yang tidak dikoordinasi oleh individu atau lembaga pusat,
tetapi oleh para pengguna yang memamfaatkan opensource.
d) Rendah dalam hal biaya.
Gambar 2.2 Arduino Nano
Perangkat keras didalam arduino uno adalah :
a) Port USB.
Universitas Sumatera Utara
b) Integrated circuit (IC) Konverter Serial USB.
c) Mikrokontroler ATMega 328.
d) 14 Pin Input Output Digital (Pin D0-D13), 6 diantaranya port PWM (Pin
3,5,6,9,10,11).
e) 8 Pin Input Output Analog (Pin A0-A7).
f) Tegangan masukan (7-12V).
Pada Sistem keamanan Rumah arduino nano berfungsi sebagai media dari
sensor pir dan sensor getar kemudian di transmisikan ke raspberry pi. Selanjutnya
Raspberry Pi mengolah data yang dikirimkan dari Arduino nano. Pengolahan data dari
Arduino nano membutuhkan source code yang harus ditulis secara manual sesuai
dengan jenis perangkat (sensor getar, sensor pir dan nRF24L01) yang digunakan
bantuan software Arduino IDE.
2.3.
Software Pendukung
Untuk merancang program dan menulis data hex pada memori flash mikrokontroler
digunakan dua software utama, yaitu compiler, Bahasa Pemrograman C arduino dan
Cadsoft Eagle.
2.3.1
Compiler Arduino
Compiler adalah sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing)
menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami
bahasa processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah
sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
Penggunaan perangkat lunak (software) dalam perancangan ini digunakan
untuk mengendalikan alat listrik. Untuk membuat program diperlukan perangkat lunak
untuk membuat sketch atau command perintah untuk mikrokontroller ATMEGA 328
yaitu menggunakan IDE Arduino. (Aryanta, 2014)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3Compiler Arduino
2.3.2
Bahasa Pemograman Arduino Berbasis Bahasa C
Bahasa C adalah sebuah bahasa pemograman yang portable sehingga dapat djalankan
di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis
dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi di dalam sistem operasi linux
dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
Didalam bahasa C tersedia fasilitas pemrograman yang cukup lengkap untuk
membangun berbagai aplikasi, antara lain: jenis data (pointer, structure dan string),
operator dan struktur kendali, serta fungsi-fungsi pustaka standar yang dapat
digunakan untuk kegunaan input atau output, alokasi tempat penyimpanan, mengolah
string dan lain-lain. (Sitompul, O.S 2011)
Pada kenyataannya, bahasa C mengkombinasikan elemen dalam bahasa
tingkat tinggi dan bahasa tingkat rendah, yaitu kemudahan dalam membuat program
yang ditawarkan pada bahasa tingkat tinggi dan kecepatan eksekusi dari bahasa
tingkat rendah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Tampilan Bahasa Pemrograman C
2.3.3 Proteus 7
Proteus 7 adalah sebuah software simulasi versi ke 7 dari proteus yang
mengkombinasikan program ISIS (Intelligent Schematic Input System) untuk
membuat sebuah skematik rangkaian elektronika dan program ARES untuk membuat
sebuah layout PCB. Software ini bagus untuk mempelajari dasar-dasar elektronika dan
sekaligus dapat melakukan simulasi elektronika.
2.3.3.1 Proteus ISIS (Intelligent Schematic Input System)
Proteus ISIS merupakan program terintegrasi dengan proteus yang menjadi program
utama pada software proteus. ISIS dirancang untuk membuat sebuah skematik
rangkaian elektronika dan dapat menyimulasikan rangkaian dengan memberikan
sebuah program ke dalam sebuah mikroprosesor. Software proteus ISIS dapat dilihat
pada gambar 2.11.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5Software Proteus ISIS.
Elemen dasar software proteus ISIS:
1. Menu Bar : Tempat tersedianya menu utama yaitu File,View, Edit, Tools, Design,
Graph, Source, Debug, Library, Template, System dan Help.
2. Command Toolbar : Merupakan akses alternatif dari menu bar.
3. Model Komponen : Merupakan tempat ppemilihan model komponen elektronika.
4. Pengambilan Komponen : Tempat pengambilan komponen elektronika.
5. Area Gambar : Tempat untuk menggambar, mengedit dan menyimulasikan
skematik rangkaian.
2.3,3,2 Proteus ARES
Proteus ARES merupakan tempat untuk membuat layout PCB berdasarkan skematik
rangkaian elektronika yang telah dibuat di ISIS. Software Proteus ARES dapat dilihat
pada gambar 2.12.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6Software Proteus ARES.
Elemen dasar software proteus ARES:
1. Menu Bar : Tempat tersedianya menu utama yaitu File, Output, View, Edit,
Library, Tools, Technology, System, Help.
2. Command Toolbar : Merupakan akses alternatif dari menu bar.
3. Tools : Tempat pengambilan peralatan untuk menggambar layout.
4. Pengambilan Komponen : Tempat pengambilan komponen elektronika yang telah
dipilih dari proteus ISIS.
5. Area Gambar : Tempat menampilkan layout rangkaian elektronika.
2.3.4
Pemrograman Python
Python adalah bahasa pemrograman multiguna dengan filosopi perancangan yang
berfokus pada tingkat keterbacaan kode. Phyton diklaim sebagai bahasa yang
menggabungkan kapabilitas, kemampuan, dengan sintaksis kode yang sangat jelas,
dan dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang besar serta komprehensif.
Python mendukung multi pradigma pemrograman, utamanya, namun tidak dibatasi
pada pemrograman berorientasi objek, pemrograman imperatif, dan pemrograman
fungsional. Salah satu fitur yang tersedia pada python adalah sebagai pemrograman
dinamis dilengkapi skrip namun pada praktiknya pengguna bahasa ini lebih luas
mencakup konteks mencakup konteks pemamfaatan yang umumnya tidak dilakukan
dengan menggunakan bahasa skrip. Python dapat digunakan untuk berbagai keperluan
pengembangan perangkat lunak dan dapat berjalan di berbagai platform sistem
Universitas Sumatera Utara
operasi. Saat ini kode python dapat dijalankan diberbagai platform sistem operasi,
beberapa diantaranya adalah :
a) Linux/Unix.
b) Windows.
c) Mac OS.
d) Java Virtual Machine.
e) OS/2.
f) Amiga.
g) Palm.
Beberapa fitur yang dimiliki pemrograman python adalah :
a) Memiliki kepustakaan yang luas, dalam distribusi Python telah disediakan
modul-modul siap pakai untuk berbagai keperluan.
b) Memiliki tata bahasa yang jernih dan mudah dipelajari.
c) Memiliki aturan layout sourcecode yang memudahkan pengecekan pembacaan
kembali dan penulisan ulang sourcecode.
d) Berorientasi Objek.
e) Memiliki sistem pengelolaan memori otomatis (garbage collection, seperti
Java).
f) Modular, mudah dikembangkan dengan menciptakan modul-modul tersebut
dapat dibangun dengan bahasa python maupun C/C++.
g) Memiliki fasilitas pengumpulan sampah otomatis, seperti halnya bahasa
pemrograman java, python memiliki fasilitas pengaturan penggunaan ingatan
komputer para pemrograman tidak perlu melakuan pengaturan ingatan
komputer secara langsung.
h) Memiliki banyak fasilitas pendukung sehingga mudah dalam pengoprasiannya.
2.3.5
RPi.GPIO
RPi.GPIO adalah perangkat lunak yang menawarkan akses GPIO (General Purpose
Input Output) pada Raspberry Pi yang akan digunakan untuk menghubungkan GPIO
ke peralatan listrik, dimana fungsi dari modul Rpi.GPIO ini adalah untuk
berkomunikasi langsung dengan GPIO yang sudah ditetapkan fungsinya, adapun
Universitas Sumatera Utara
fungsi dari modul RPi.GPIO ini adalah sebagai berikut.
1) PWM via DMA.
2) GPIO input dan output (drop-in pengganti RPi.GPIO).
3) GPIO interupsi (callback ketika peristiwa terjadi pada masukan GPIO).
4) Socket TCP interupsi (callback ketika socket TCP klien mengirim data).
5) Command-line tools rpio dan rpio-curses.
6) Opensource (LGPLv3 +).
RPi.GPIO ini adalah perangkat lunak yang bisa dikembangkan dalam arti bebas dan
dapat menyebarluaskan atau memodifikasi dibawah GNU Lesser Public License
sebagaimana dipublikasikan oleh Free Foundation.
2.3.6
SMS Gateway
SMS Gateway adalah sebuah gerbang yang menghubungkan antara komputer dengan
client melalui SMS, secara garis besar, SMS Gateway dapat digambarkan seperti
gambar berikut.
Gambar 2.7 Cara kerja SMS Gateway
Client secara tidak langsung berinteraksi dengan aplikasi / sistem melalui SMS
Universitas Sumatera Utara
Gateway. Saat melakukan SMS, maka informasi terpenting yang diperlukan adalah
nomor tujuan dan pesan. Contoh dari penggunaan SMS Gateway
adalah seperti
pengunguman dan penyebaran informasi kenomor tertentu. Saat informasi internal
sudah terkumpul, maka sistem akan melakukan penulisan kedalam database yang
selanjutnya diolah oleh gammu agar dapat dikirimkan kepada nomor tujuan.
2.3.6.1 Gammu
Gammu adalah sebuah aplikasi cross-platform yang digunakan untuk menjembatani
antara database SMS Gateway dengan SMS Device. Aplikasi Gammu berupa Daemon
yang berjalan secara background. Setiap saat gammu memonitor SMS device dan
database SMS Gateway. Saat ada SMS masuk ke SMS Device, maka gammu
langsung memindahkannya ke dalam kotak masuk database SMS Gateway dan
sebaliknya.
2.4. Modem
Modem merupakan penggabungan dari dua suku kata yaitu modulator dan
demodulator. Modulator adalah merubah sinya informasi kedalam sinyal pembawa
(carrier) kemudian dikirimkan. Sedangkan demodulator bertugas untuk memisahkan
sinyal informasi yang berisi data atau pesan atau sinyal pembawa yang diterima
sehingga informasi dapat diterima dengan baik. Secara umum modem dikenal sebagai
perangkat keras yang digunakan untuk komunikasi pada komputer. Data dari
komputer yang berbentuk sinyal analog dan sebaliknya (W. Purbo.,2013)
Dalam perkembangannya, kecepatan transfer data melalui jalur telepom dengan sinyal
analalog dianggap tidak dapat memenuhi keinginan pengguna internet yang
membutuhkan transfer data yang cepat. Hal ini disebabkan karena sinyal analog yang
merambat melalui kabel telpom banyak mendapat gangguan dari lingkungan. Oleh
karena itu saat ini ada berbagai macam modem, sesuai dengan teknologi dan jalur
komunikasi data yang digunakan. Secara singkat, modem dapat dibedakan
berdasarkan penempatannya dan teknologi atau jenis koneksinya seperti Modem
GSM.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Modem GSM
Modem GSM yaitu modem wireless mobile yang bekerja pada jalur komunikasi
telpon genggam GSM. Modem ini mendukung layanan GPRS/EDGE atau layanan
3G. Contohnya berupa modem GSM USB atau dapat menggunakan telepon genggam
GSM yang mendukung teknologi GPRS/3G/4G.
2.5. Sensor Pir
Sensor PIR (Passive Infrared) adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengindra atau
menangkap suatu besaran fisis (temperatur suhu tubuh manusia) dan merubahnya
kebentuk sinyal listrik. Sesuai namanya, Passive Infrared, sensor ini bersifat pasif.
Sensor ini menerima sinyal infrared yang dipancarkan oleh suatu objek yang bergerak
(dalam hal ini tubuh manusia). Saat ini dipasaran banyak sekali terdapat jenis sensor
PIR, seperti halnya peralatan elektronik yang lainnya, harganya tergantung dari negara
pembuat, kwalitas dan juga Merk-nya. (Zain, R.H. 2013)
Gambar 2.8 Sensor Pir
Sensor PIR berfungsi sebagai detektor yang akan memberikan logika high dan akan
diproses oleh mikrokontroler yang kemudian akan digunakan untuk menghidupkan
Universitas Sumatera Utara
lampu. sensor PIR yang dibutuhkan adalah respon sensor terhadap kehadiran objek
pada sudut dan jarak tertentu dari posisi sensor. (Utomo, G. 2013)
2.6. Sensor Getar
Sensor getaran adalah suatu perangkat atau device yang mengubah besaran fisis
berupa getaran menjadi besaran elektrik yang bisa berupa tegangan maupun arus. Pada
umumnya getaran ini diubah menjadi arus karena pertimbangan bahwa jarak antara
sensor pada alat ini dengan kontroler tidak sangat dekat, ada kemungkinan jaraknya
jauh. Bila getaran diubah menjadi arus, maka arus yang dihasilkan sensor dengan arus
yang diterima dengan kontroler akan sama besarnya. Hal ini tentunya akan berbeda
jika getaran diubah menjadi tegangan. Tegangan yang dihasilkan sensor akan tidak
sama dengan tegangan yang diterima kontroler sebagai akibat dari adanya losses.
Gambar 2.9Sensor Getar
2.7. Modul nirkabel nRF24L01
Untuk mendukung komunikasi nirkabel antar perangkat mikrokontroler maka modul
nRF24L01 adalah perangkat yang dirancang untuk komunikasi jarak jauh yang
memamfaatkan pita gelombang RF 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical).
Modul ini menggunakan antarmuka SPI untuk berkomunikasi. Tegangan kerja dari
modul ini adalah 3V DC.
nRF24L01 termasuk modul rendah konsumsi daya yang memungkinkan daya tahan
baterai berbulan-bulan hingga bertahun-tahun. Modul ini dapat digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
pembuatan pheriperal PC, piranti permainan, piranti fitnes dan olahraga, mainan
anak-anak dan alat lainnya.
Gambar 2.10 nRF24L01
Modul ini memiliki 8 buah pin, diantaranya :
1) VCC (3.3v DC)
2) GND
3) CE
4) CSN
5) MOSI
6) SCK
7) IRQ
2.8 Buzzer
Komponen elektrokika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.
Pada umumnya Buzzer yang merupakan perangkat audio ini sering digunakan pada
rangkaian anti-maling, alarm pada bel rumah dan alat alar lainnya. Jenis buzzer yang
digunakan pada Sistem keamanan ini adalah Piezo Buzzer yang memiliki beberapa
kelebihan seperti lebih murah , relatif lebih kecil ukurannya, dan lebih mudah dalam
menggabungkan kedalam rangkaian elektronika. Buzzer sering juga disebut dengan
Beeper.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11Buzzer
2.9USB Wifi
USB WIFI Fungsinya adalah menangkap dan menguatkan sinyal wifi dari pemancar
wifi (access point). Pada Raspberry Pi, USB WIFI digunakan sebagai hotspot yang
dapat menjadi access point, sehingga user dapat langsung mengendalikan raspberry pi
tanpa harus terhubung langsung ke jaringan internet atau menggunakan web untuk
mengendalikan raspberry pi.
Gambar 2.12USB Wifi
2.10Camera Pi
Camera Pi atau yang biasa disebut pi-camera adalah perangkat kamera yang sudah
terintegrasi dengan raspberry pi. Camera Pi terhubung dengan port CSI pada board
raspberry pi. Untuk pemasangan kamera pi hanya dengan menghubungkan kabel
kamera langsung pada port CSI, setelah itu memilih enable camera pada konfigurasi
raspberry pi. Modul kamera ini sudah memiliki resolusi 5 MP tanpa autofocus. Untuk
pengaplikasiannya
raspberry
telah
menyertakan
library
untuk
kemudian
dikembangkan kedalam program.
Gambar 2.12 Camera Pi
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Raspberry Pi
Raspberry Pi merupakan sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan
seperti sebuah Personal Computer (PC). Dikatakan kecil karena kurang lebih
ukurannya sebesar kartu nama dan untuk dapat menjalankan Raspberry Pi
dibutuhkancharger / adaptor yang biasa digunakan pada telepon selular sebesar 5V.
Raspberry Pi menggunakan system on a chip (SoC) dimana Central Processing Unit
(CPU), Graphics Processing Unit (GPU), dan memori ada dalam satu kesatuan
Integrated Circuit (IC) yang sampai saat ini telah tersedia dalam dua versi yaitu model
A dan model B. Perbedaannya ada pada portUniversal Serial Bus (USB) dan port
ethernet. Pada model A tidak tersedianya port ethernet dan hanya tersedia 1 port USB
sedangkan pada model B tersedia port ethernet dan lebih dari satu port USB.
Gambar 2.1 Raspberry Pi
Selain komponen-komponen pada umumnya, Raspberry Pi juga terdapat komponen
PIN GPIO, dengan adanya pin ini maka Raspberry Pi dapat mendukung beberapa
modul salah satunya modul sensor inframerah, selain itu Raspberry Pi juga dapat
dihubungkan dengan Arduino.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah komponen-komponen input dan output pada Raspberry Pi :
1) HDMI, untuk dihubungkan kemonitor yang mendukung jenis ini. Dapat juga
di konversikan ke jenis VGA dan AV output.
2) Video analog (RCA port), dihubungkan kepesawat televisi yang memiliki input
jenis RCA.
3) Audio output, keluaran suara dapat dihubungkan ke speaker. Audio output ini
berukuran 3.5 untuk jack audionya.
4) Port USB 2.0, untuk kebutuhan perangkat input dan output nantinya.
5) Pin GPIO, untuk menhubungkan dengan sensor, arduino, perangkat lain yang
memiliki data analog atau digital.
6) Port CSI (Camera Serial Interface).
7) Port DSI (Display Serial Interface).
8) Ethernet output, dihubungkan dengan kabel UTP/STP.
9) SD card slot / MicroSD card slot, untuk menyimpan sistem dan data.
Terdapat 40 pin pada Raspiberry Pi yang terhubung langsung pada sistem yang
dengan bantuan program untuk menjalankannya sehingga dapat digunakan sesuai
dengan fungsinya. Selain dapat digunakan untuk pin input/output, terdapat beberapa
pin yang memiliki fungsi khusus. Python merupakan bahasa pemrograman yang
mendukung dan dapat digunakan langsung untuk mengontrol pin-pin yang tersedia
pada raspberry Pi tersebut.
Layaknya sebuah PC, Raspberry membutuhkan Operating System (OS) agar dapat
digunakan. OS ini disimpan dalam microSDcard yang digunakan juga untuk media
penyimpanan data seperti halnya harddisk. OS yang digunakan untuk raspberry Pi
merupakan varian dari OS Linux. Debian merupakan salah satu varian dari OS Linux
yang dapat digunakan dan secara gratis bisa didapatkan pada situs resmi Raspberry Pi.
2.2.
Arduino Nano
Arduino adalah papan elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen
Universitas Sumatera Utara
utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler Atmega328 dari jenis AVR dari perusahaan
Atmel (Muhammad Syahwil, 2013:60).
Arduino Nano adalah board arduino berukuran kecil, lengkap dan berbasis
Atmega328 yang mempunyai kelebihan yang sama fungsional dengan Arduino jenis
apapun (Muhammad Syahwil, 2013:71). Bentuk fisik dari Arduino nano dapat
ditunjukan pada gambar 2.1.
Karakteristik dan struktur arduino adalah (Muhammad Syahwil, 2013:61) :
a) Integrated Development Environtment (IDE) arduino merupakan multi
pl3atform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows
dan linux. IDE adalah program komputer yang memiliki beberapa fasilitas
yang diperlukan dalam pembangunan perangkat lunak. Tujuan dari IDE adalah
untuk menyediakan semua fasilitas yang diperlukan dalam membangun
perangkat lunak. Arduino IDE memiliki fasilitas sebagai berikut : editor,
compiler, linker dan debugger.
b) Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port
Universal Serial Bus (USB) bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak
komputer sekarang yang memiliki port serial.
c) Arduino
adalah hardware
dan software open
source
yaitu sistem
pengembangan yang tidak dikoordinasi oleh individu atau lembaga pusat,
tetapi oleh para pengguna yang memamfaatkan opensource.
d) Rendah dalam hal biaya.
Gambar 2.2 Arduino Nano
Perangkat keras didalam arduino uno adalah :
a) Port USB.
Universitas Sumatera Utara
b) Integrated circuit (IC) Konverter Serial USB.
c) Mikrokontroler ATMega 328.
d) 14 Pin Input Output Digital (Pin D0-D13), 6 diantaranya port PWM (Pin
3,5,6,9,10,11).
e) 8 Pin Input Output Analog (Pin A0-A7).
f) Tegangan masukan (7-12V).
Pada Sistem keamanan Rumah arduino nano berfungsi sebagai media dari
sensor pir dan sensor getar kemudian di transmisikan ke raspberry pi. Selanjutnya
Raspberry Pi mengolah data yang dikirimkan dari Arduino nano. Pengolahan data dari
Arduino nano membutuhkan source code yang harus ditulis secara manual sesuai
dengan jenis perangkat (sensor getar, sensor pir dan nRF24L01) yang digunakan
bantuan software Arduino IDE.
2.3.
Software Pendukung
Untuk merancang program dan menulis data hex pada memori flash mikrokontroler
digunakan dua software utama, yaitu compiler, Bahasa Pemrograman C arduino dan
Cadsoft Eagle.
2.3.1
Compiler Arduino
Compiler adalah sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing)
menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami
bahasa processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah
sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
Penggunaan perangkat lunak (software) dalam perancangan ini digunakan
untuk mengendalikan alat listrik. Untuk membuat program diperlukan perangkat lunak
untuk membuat sketch atau command perintah untuk mikrokontroller ATMEGA 328
yaitu menggunakan IDE Arduino. (Aryanta, 2014)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3Compiler Arduino
2.3.2
Bahasa Pemograman Arduino Berbasis Bahasa C
Bahasa C adalah sebuah bahasa pemograman yang portable sehingga dapat djalankan
di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis
dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi di dalam sistem operasi linux
dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
Didalam bahasa C tersedia fasilitas pemrograman yang cukup lengkap untuk
membangun berbagai aplikasi, antara lain: jenis data (pointer, structure dan string),
operator dan struktur kendali, serta fungsi-fungsi pustaka standar yang dapat
digunakan untuk kegunaan input atau output, alokasi tempat penyimpanan, mengolah
string dan lain-lain. (Sitompul, O.S 2011)
Pada kenyataannya, bahasa C mengkombinasikan elemen dalam bahasa
tingkat tinggi dan bahasa tingkat rendah, yaitu kemudahan dalam membuat program
yang ditawarkan pada bahasa tingkat tinggi dan kecepatan eksekusi dari bahasa
tingkat rendah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Tampilan Bahasa Pemrograman C
2.3.3 Proteus 7
Proteus 7 adalah sebuah software simulasi versi ke 7 dari proteus yang
mengkombinasikan program ISIS (Intelligent Schematic Input System) untuk
membuat sebuah skematik rangkaian elektronika dan program ARES untuk membuat
sebuah layout PCB. Software ini bagus untuk mempelajari dasar-dasar elektronika dan
sekaligus dapat melakukan simulasi elektronika.
2.3.3.1 Proteus ISIS (Intelligent Schematic Input System)
Proteus ISIS merupakan program terintegrasi dengan proteus yang menjadi program
utama pada software proteus. ISIS dirancang untuk membuat sebuah skematik
rangkaian elektronika dan dapat menyimulasikan rangkaian dengan memberikan
sebuah program ke dalam sebuah mikroprosesor. Software proteus ISIS dapat dilihat
pada gambar 2.11.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5Software Proteus ISIS.
Elemen dasar software proteus ISIS:
1. Menu Bar : Tempat tersedianya menu utama yaitu File,View, Edit, Tools, Design,
Graph, Source, Debug, Library, Template, System dan Help.
2. Command Toolbar : Merupakan akses alternatif dari menu bar.
3. Model Komponen : Merupakan tempat ppemilihan model komponen elektronika.
4. Pengambilan Komponen : Tempat pengambilan komponen elektronika.
5. Area Gambar : Tempat untuk menggambar, mengedit dan menyimulasikan
skematik rangkaian.
2.3,3,2 Proteus ARES
Proteus ARES merupakan tempat untuk membuat layout PCB berdasarkan skematik
rangkaian elektronika yang telah dibuat di ISIS. Software Proteus ARES dapat dilihat
pada gambar 2.12.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6Software Proteus ARES.
Elemen dasar software proteus ARES:
1. Menu Bar : Tempat tersedianya menu utama yaitu File, Output, View, Edit,
Library, Tools, Technology, System, Help.
2. Command Toolbar : Merupakan akses alternatif dari menu bar.
3. Tools : Tempat pengambilan peralatan untuk menggambar layout.
4. Pengambilan Komponen : Tempat pengambilan komponen elektronika yang telah
dipilih dari proteus ISIS.
5. Area Gambar : Tempat menampilkan layout rangkaian elektronika.
2.3.4
Pemrograman Python
Python adalah bahasa pemrograman multiguna dengan filosopi perancangan yang
berfokus pada tingkat keterbacaan kode. Phyton diklaim sebagai bahasa yang
menggabungkan kapabilitas, kemampuan, dengan sintaksis kode yang sangat jelas,
dan dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang besar serta komprehensif.
Python mendukung multi pradigma pemrograman, utamanya, namun tidak dibatasi
pada pemrograman berorientasi objek, pemrograman imperatif, dan pemrograman
fungsional. Salah satu fitur yang tersedia pada python adalah sebagai pemrograman
dinamis dilengkapi skrip namun pada praktiknya pengguna bahasa ini lebih luas
mencakup konteks mencakup konteks pemamfaatan yang umumnya tidak dilakukan
dengan menggunakan bahasa skrip. Python dapat digunakan untuk berbagai keperluan
pengembangan perangkat lunak dan dapat berjalan di berbagai platform sistem
Universitas Sumatera Utara
operasi. Saat ini kode python dapat dijalankan diberbagai platform sistem operasi,
beberapa diantaranya adalah :
a) Linux/Unix.
b) Windows.
c) Mac OS.
d) Java Virtual Machine.
e) OS/2.
f) Amiga.
g) Palm.
Beberapa fitur yang dimiliki pemrograman python adalah :
a) Memiliki kepustakaan yang luas, dalam distribusi Python telah disediakan
modul-modul siap pakai untuk berbagai keperluan.
b) Memiliki tata bahasa yang jernih dan mudah dipelajari.
c) Memiliki aturan layout sourcecode yang memudahkan pengecekan pembacaan
kembali dan penulisan ulang sourcecode.
d) Berorientasi Objek.
e) Memiliki sistem pengelolaan memori otomatis (garbage collection, seperti
Java).
f) Modular, mudah dikembangkan dengan menciptakan modul-modul tersebut
dapat dibangun dengan bahasa python maupun C/C++.
g) Memiliki fasilitas pengumpulan sampah otomatis, seperti halnya bahasa
pemrograman java, python memiliki fasilitas pengaturan penggunaan ingatan
komputer para pemrograman tidak perlu melakuan pengaturan ingatan
komputer secara langsung.
h) Memiliki banyak fasilitas pendukung sehingga mudah dalam pengoprasiannya.
2.3.5
RPi.GPIO
RPi.GPIO adalah perangkat lunak yang menawarkan akses GPIO (General Purpose
Input Output) pada Raspberry Pi yang akan digunakan untuk menghubungkan GPIO
ke peralatan listrik, dimana fungsi dari modul Rpi.GPIO ini adalah untuk
berkomunikasi langsung dengan GPIO yang sudah ditetapkan fungsinya, adapun
Universitas Sumatera Utara
fungsi dari modul RPi.GPIO ini adalah sebagai berikut.
1) PWM via DMA.
2) GPIO input dan output (drop-in pengganti RPi.GPIO).
3) GPIO interupsi (callback ketika peristiwa terjadi pada masukan GPIO).
4) Socket TCP interupsi (callback ketika socket TCP klien mengirim data).
5) Command-line tools rpio dan rpio-curses.
6) Opensource (LGPLv3 +).
RPi.GPIO ini adalah perangkat lunak yang bisa dikembangkan dalam arti bebas dan
dapat menyebarluaskan atau memodifikasi dibawah GNU Lesser Public License
sebagaimana dipublikasikan oleh Free Foundation.
2.3.6
SMS Gateway
SMS Gateway adalah sebuah gerbang yang menghubungkan antara komputer dengan
client melalui SMS, secara garis besar, SMS Gateway dapat digambarkan seperti
gambar berikut.
Gambar 2.7 Cara kerja SMS Gateway
Client secara tidak langsung berinteraksi dengan aplikasi / sistem melalui SMS
Universitas Sumatera Utara
Gateway. Saat melakukan SMS, maka informasi terpenting yang diperlukan adalah
nomor tujuan dan pesan. Contoh dari penggunaan SMS Gateway
adalah seperti
pengunguman dan penyebaran informasi kenomor tertentu. Saat informasi internal
sudah terkumpul, maka sistem akan melakukan penulisan kedalam database yang
selanjutnya diolah oleh gammu agar dapat dikirimkan kepada nomor tujuan.
2.3.6.1 Gammu
Gammu adalah sebuah aplikasi cross-platform yang digunakan untuk menjembatani
antara database SMS Gateway dengan SMS Device. Aplikasi Gammu berupa Daemon
yang berjalan secara background. Setiap saat gammu memonitor SMS device dan
database SMS Gateway. Saat ada SMS masuk ke SMS Device, maka gammu
langsung memindahkannya ke dalam kotak masuk database SMS Gateway dan
sebaliknya.
2.4. Modem
Modem merupakan penggabungan dari dua suku kata yaitu modulator dan
demodulator. Modulator adalah merubah sinya informasi kedalam sinyal pembawa
(carrier) kemudian dikirimkan. Sedangkan demodulator bertugas untuk memisahkan
sinyal informasi yang berisi data atau pesan atau sinyal pembawa yang diterima
sehingga informasi dapat diterima dengan baik. Secara umum modem dikenal sebagai
perangkat keras yang digunakan untuk komunikasi pada komputer. Data dari
komputer yang berbentuk sinyal analog dan sebaliknya (W. Purbo.,2013)
Dalam perkembangannya, kecepatan transfer data melalui jalur telepom dengan sinyal
analalog dianggap tidak dapat memenuhi keinginan pengguna internet yang
membutuhkan transfer data yang cepat. Hal ini disebabkan karena sinyal analog yang
merambat melalui kabel telpom banyak mendapat gangguan dari lingkungan. Oleh
karena itu saat ini ada berbagai macam modem, sesuai dengan teknologi dan jalur
komunikasi data yang digunakan. Secara singkat, modem dapat dibedakan
berdasarkan penempatannya dan teknologi atau jenis koneksinya seperti Modem
GSM.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Modem GSM
Modem GSM yaitu modem wireless mobile yang bekerja pada jalur komunikasi
telpon genggam GSM. Modem ini mendukung layanan GPRS/EDGE atau layanan
3G. Contohnya berupa modem GSM USB atau dapat menggunakan telepon genggam
GSM yang mendukung teknologi GPRS/3G/4G.
2.5. Sensor Pir
Sensor PIR (Passive Infrared) adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengindra atau
menangkap suatu besaran fisis (temperatur suhu tubuh manusia) dan merubahnya
kebentuk sinyal listrik. Sesuai namanya, Passive Infrared, sensor ini bersifat pasif.
Sensor ini menerima sinyal infrared yang dipancarkan oleh suatu objek yang bergerak
(dalam hal ini tubuh manusia). Saat ini dipasaran banyak sekali terdapat jenis sensor
PIR, seperti halnya peralatan elektronik yang lainnya, harganya tergantung dari negara
pembuat, kwalitas dan juga Merk-nya. (Zain, R.H. 2013)
Gambar 2.8 Sensor Pir
Sensor PIR berfungsi sebagai detektor yang akan memberikan logika high dan akan
diproses oleh mikrokontroler yang kemudian akan digunakan untuk menghidupkan
Universitas Sumatera Utara
lampu. sensor PIR yang dibutuhkan adalah respon sensor terhadap kehadiran objek
pada sudut dan jarak tertentu dari posisi sensor. (Utomo, G. 2013)
2.6. Sensor Getar
Sensor getaran adalah suatu perangkat atau device yang mengubah besaran fisis
berupa getaran menjadi besaran elektrik yang bisa berupa tegangan maupun arus. Pada
umumnya getaran ini diubah menjadi arus karena pertimbangan bahwa jarak antara
sensor pada alat ini dengan kontroler tidak sangat dekat, ada kemungkinan jaraknya
jauh. Bila getaran diubah menjadi arus, maka arus yang dihasilkan sensor dengan arus
yang diterima dengan kontroler akan sama besarnya. Hal ini tentunya akan berbeda
jika getaran diubah menjadi tegangan. Tegangan yang dihasilkan sensor akan tidak
sama dengan tegangan yang diterima kontroler sebagai akibat dari adanya losses.
Gambar 2.9Sensor Getar
2.7. Modul nirkabel nRF24L01
Untuk mendukung komunikasi nirkabel antar perangkat mikrokontroler maka modul
nRF24L01 adalah perangkat yang dirancang untuk komunikasi jarak jauh yang
memamfaatkan pita gelombang RF 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical).
Modul ini menggunakan antarmuka SPI untuk berkomunikasi. Tegangan kerja dari
modul ini adalah 3V DC.
nRF24L01 termasuk modul rendah konsumsi daya yang memungkinkan daya tahan
baterai berbulan-bulan hingga bertahun-tahun. Modul ini dapat digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
pembuatan pheriperal PC, piranti permainan, piranti fitnes dan olahraga, mainan
anak-anak dan alat lainnya.
Gambar 2.10 nRF24L01
Modul ini memiliki 8 buah pin, diantaranya :
1) VCC (3.3v DC)
2) GND
3) CE
4) CSN
5) MOSI
6) SCK
7) IRQ
2.8 Buzzer
Komponen elektrokika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.
Pada umumnya Buzzer yang merupakan perangkat audio ini sering digunakan pada
rangkaian anti-maling, alarm pada bel rumah dan alat alar lainnya. Jenis buzzer yang
digunakan pada Sistem keamanan ini adalah Piezo Buzzer yang memiliki beberapa
kelebihan seperti lebih murah , relatif lebih kecil ukurannya, dan lebih mudah dalam
menggabungkan kedalam rangkaian elektronika. Buzzer sering juga disebut dengan
Beeper.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11Buzzer
2.9USB Wifi
USB WIFI Fungsinya adalah menangkap dan menguatkan sinyal wifi dari pemancar
wifi (access point). Pada Raspberry Pi, USB WIFI digunakan sebagai hotspot yang
dapat menjadi access point, sehingga user dapat langsung mengendalikan raspberry pi
tanpa harus terhubung langsung ke jaringan internet atau menggunakan web untuk
mengendalikan raspberry pi.
Gambar 2.12USB Wifi
2.10Camera Pi
Camera Pi atau yang biasa disebut pi-camera adalah perangkat kamera yang sudah
terintegrasi dengan raspberry pi. Camera Pi terhubung dengan port CSI pada board
raspberry pi. Untuk pemasangan kamera pi hanya dengan menghubungkan kabel
kamera langsung pada port CSI, setelah itu memilih enable camera pada konfigurasi
raspberry pi. Modul kamera ini sudah memiliki resolusi 5 MP tanpa autofocus. Untuk
pengaplikasiannya
raspberry
telah
menyertakan
library
untuk
kemudian
dikembangkan kedalam program.
Gambar 2.12 Camera Pi
Universitas Sumatera Utara