bab ii landasan teori - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

BAB II
LANDASAN TEORI
Dalam perancangan dan pembuatn sistem keamanan motor ini diperlukn teori
dan peralatan yang tepat untuk dapat mewujudkan sistem yang diingikan. Oleh karena
itu metode kepustakaan perlu dilakukan untuk mendukung hal itu. Berikut adalah teori
dan bahan pendukung yang digunakan
2.1.
ARDUINO NANO
Nano Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 .Board ini
memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output
PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset.
Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya
terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari
adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.[5]
Board Arduino Nano memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
-
1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya
ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer
untuk
beradaptasi
dengan
tegangan
yang
disediakan
dari
board
sistem.
Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan
AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan
3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan
pengembangannya.
-
Circuit Reset
Gambar 2.1 Board Arduino Nano
5
http://digilib.mercubuana.ac.id/
6
Gambar 2.2 Kabel USB Board Arduino Nano
2.1.1 Deskripsi Arduio NANO
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Nano
Mikrokontroller
Atmega328
Operasi Voltage
5V
Input Voltage
7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage
6-20 V (limits)
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus
50 mA
Flash Memory
32KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 Mhz
2.1.2 Catu Daya
Nano Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat datang
baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara
menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari
baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan dengan
kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board
mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas
dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.
Pin catu daya adalah sebagai berikut:

VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya
eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya
http://digilib.mercubuana.ac.id/
7
diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok
tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.

5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya
di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator on-board, atau
diberikan oleh USB .

3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum
adalah 50 mA.

GND
2.1.3 Memory
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file. Ia
juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
2.1.4 Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Nano dapat digunakan sebagai input atau
output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka
beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan
memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi
khusus:

Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan
(TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2
USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi
pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat
attachInterrupt () fungsi untuk rincian.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan analogWrite
() fungsi.

SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI
menggunakan perpustakaan SPI.

LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai
TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
Nano memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing
menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem
mengukur dari tanah sampai 5 volt.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
8

TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi TWI

Aref.
Referensi
tegangan
untuk
input
analog.
Digunakan
dengan
analogReference().

Reset.
2.1.5 Komunikasi
Nano Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer,
Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V)
komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah
ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai
com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan
USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada
Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang
memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di
board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi
USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI.
Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.
2.1.6 Programming
Nano Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Nano dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.
Para ATmega328 pada Nano Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan
Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer
hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C.
Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau
programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat
menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .
2.1.7 Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan mengupload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux.
Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
9
Gambar 2.3 Tampilan Framework Arduino NANO
2.2.
RFID Reader Mifare RC-522
Gambar 2.4 RFID Reader Mifare RC-522
RFID, sesuai namanya Radio Frequency Identitification, adalah identitas unik yang
dapat dibaca melalui frekuensi radio. Karena melalui gelombang radio (RF), maka data
http://digilib.mercubuana.ac.id/
10
ditransfer secara wireless, artinya antara RFID tag/card dengan RFID reader tidak perlu
bersinggungan/menempel. Cukup didekatkan sekitar 1-5 cm, maka kartu RFID dapat
dibaca oleh RFID reader.
RFID yang kita bicarakan adalah RFID yang bertipe pasif. Artinya kartu RFID
tidak memiliki catu daya sendiri. Kartu RFID model ini mendapatkan catu daya dari
RFID reader yang didekatkan padanya secara wireless. Dengan demikian RFID tipe pasif
hanya dapat digunakan untuk jarak pendek (maksimal 5 cm).
RFID RC522 adalah modul RFID produk dari NXP. Modul ini bekerja di frekuensi
13,56 MHz. Harganya relatif murah, di bawah 25 ribu. Bisa di beli di toko online
RAFTECH. Modul ini memiliki beberapa pilihan komunikasi dengan controller-nya,
yakni SPI, I2C maupun UART. Tinggal dipilih mana yang cocok dengan sistem Anda
saat ini. Kalau misalnya pin Arduino banyak yang tidak terpakai, bisa pakai protocol SPI
(setidaknya dibutuhkan 5 pin untuk bekerja dengan SPI), atau kalau ingin menghemat pin
bisa pakai protokol I2C/UART (hanya butuh 2 pin). Hanya perlu diingat kalau Anda
menggunakan Arduino Nano yang hanya memiliki 1 port UART, tentunya Anda harus
berpikir ulang menggunakan protokol UART untuk mengendalikan modul RC522 ini
(biasanya port UART Arduino Nano digunakan untuk debug program)
2.2.1 Spesifikasi modul RFID RC522
Tegangan
:
DC 3.3V
Arus
:
13—26mA (idle 10-13mA, sleep :
idle:80uA, Peak : 30mA)
Frequensi kerja
:
13.56 MHz
Supported Cards
:
mifare1 S50, mifare1 S70, mifare
UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire
Dimensi modul
:
40 mm × 60 mm
Ambient operating temperature
:
– 20-80 degrees centigrade
Ambient storage temperature
:
– 40-85 degrees centigrade
Ambient relative humidity
:
5%—95%
Data Transfer Rate (SPI)
:
Max. 10Mbit / s
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11
2.3.
GSM GPS Ai-Thinker A7
Gambar 2.5 GSM GPS Ai-Thinker A7
Modul GSM GPS Ai-Thinker A7 mendukung GSP/GPRS jaringan QuardBand(850/900/1800/1900). Dan juga mendukung panggilan suara, pesan SMS, data
GPRS dan fungsi GPS. Modul ini dekendalikan dengan protocol AT Command melalui
jalur serial UART dan mendukung tegangan kerja 3,3Volt dan 4,2Volt.
-
Operating temperature -30 ℃ to + 80 ℃;
-
1KG peak suction
-
Low standby current
-
Operating Voltage 3.3V-4.2V;
-
Power voltage> 3.4V;
-
Standby average current 3ma less;
-
Support the GSM / GPRS four bands, including 850,900,1800,1900MHZ;
-
Support China Mobile and China Unicom's 2G GSM network worldwide;
-
GPRS Class 10;
-
Sensitivity <-105;
-
Support voice calls;
-
Support SMS text messaging;
-
Support GPRS data traffic, the maximum data rate, download 85.6Kbps, upload
42.8Kbps;
-
Supports standard GSM07.07,07.05 AT commands and extended commands AiThinker;
-
Supports two serial ports, a serial port to download an AT command port;
http://digilib.mercubuana.ac.id/
12
-
AT command supports the standard AT and TCP / IP command interface;
-
Support digital audio and analog audio support for HR, FR, EFR, AMR speech
coding;
-
Support ROHS, FCC, CE, CTA certification;
-
SMT 42PIN
2.4.
Sensor Getar
Gambar 2.6 Sensor Getar
Sensor getar ini mirip seperti saklar. Nilai yang dihasilkan berupa HIGH bila ada
getaran. Kalau tidak ada getaran, sensor ini memberi nilai LOW.
Sensor getar yang saya pakai, memiliki 3 pin. Pin-pin tersebut adalah:
1. Gnd
2. Vcc
3. D0
2.5.
SMS Gateway
Short Message Service (SMS) merupakan sebuah layanan yang diaplikasikan
pada sistem komunikasi tanpa kabel , memungkinkan untuk dilakukannya pengiriman
pesan dalam bentuk teks. SMS didukung oleh GSM(Global System for Mobile
Application) , TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple
Access) yang berbasis pada telepon seluler yang saat ini banyak digunakan. SMS adalah
merupakan salah satu layanan pesan tek yang dikembangkan dan distandarisasi oleh suatu
badan yang bernama ETSI (European Telecommunications Standard Institute) sebagian
dari pengembangan GSM phase 2 , yang terdapat dokumentasi GSM . fitur sms ini
memungkinkan perangkat stasiun seluler digital untuk dapat mengirim dan menerima
pesan-pesan teks yang panjang sampai dengan 160 karakter melalui GSM.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
13
SMS dapat dikirimkan ke perangkat stasiun seluler digital lainnya hanya dalam
beberapa detik selama berada pada jangkauan pelayanan GSM. Dengan adanya feature
seperti ini maka SMS juga cocok untuk dimebangkan sebagai aplikasi –aplikasi seperti :
pager, email , notifikasi voice mail, serta layanan pesan multiuser. Namun pengembangan
aplikasi tersebut masih bergantung pada tingkat layanan yang disediakan oleh operator
jaringan.
Dalam sistem SMS, mekanisme utama yang dilakukan dalam suatu sistem adalah
melakukan pengiriman short message dari satu terminal customer ke terminal yang lain.
Pada saat pesan SMS dikirim dari handphone (mobile orginated) pesan tersebut tidak
langsung dikirim ke handphone tujuan (mobile terminated), akan tetapi terlebih dahulu ke
SMSC, baru kemudian pesan tersebut dikirimkan ke handphone tujuan. SMSC
merupakan sebuah perangkat yang melakukan tugas store and forward trafik short
message. Di dalamnya termasuk penentuan atau pencarian rute tujuan akhir dari short
message. Sebuah SMSC biasanya didesain untuk dapat menangani short message dari
berbagai sumber seperti Voice Mail System (VMS), Web-based messaging, Email
Integration, External Short Message Entities (ESME), dan lain-lain.
2.6.
GPS ( Global Positioning System )
GPS (Global Positioning System) merupakan sebuah sistem navigasi berbasis
satelit yang terdiri dari jaringan 24 orbit satelit NAVSTAR yang mempunyai jarak 11 mil
dan 6 orbit yang berbeda. Satelit GPS bergerak secara konstan, membuat orbit yang
mengelilingi bumi kurang dari 24 jam. Jalur orbit dari satelit ini mengambil 60º utara dan
60º selatan sehingga kamu bisa menerima sinyal satelit dari manapun dan kapanpun.
Keuntungan dari penggunaan GPS ini adalah dapat bekerja di semua kondisi cuaca. GPS
ini menyediakan akurasi posisi antar 100 meter (95% dari waktu), hingga 5 – 10 meter.
Secara umum semakin tinggi tingkat akurasi yang dihasilkan akan memerlukan
infrastruktur yang canggih pula.
2.6.1 Sifat – Sifat Konstelasi GPS
Ada Beberapa sifat dari Teknologi GPS yaitu :
-
24 Satelit dengan minimum 21 diantaranya beroperasi 98% dari waktu seluruhnya
-
6 ruang orbit
-
inklinasi 55º
-
20 – 200 km diatas permukaan bumi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
14
-
periode orbitnya 11 jam 58 menit
-
Tampak kira kira 5 jam dari atas horizon
2.6.2 Akurasi GPS
Ada Beberapa faktor eksternal yang menyebabkan error dari posisi GPS. Salah
satunya faktor penting penyebabnya adalah letak atau geometri dari sekelompok satelit
(konstelasi) tempat sinyal diterima. Geometri dari konstelasi ini dievaluasi berdasarkan
beberapa faktor, dan semuanya didasarkan pada kategori yang dinamakan Dilution Of
Precision (DOP)
DOP adalah indikator kualitas geometri dari konstelasi satelit. Hasil komputasi
posisi tergantung dari satelit yang digunakan. Berbagai letak geometri satelit yang
berbeda dapat menambah atau mengurangi error. Semakin besar sudut yang dihasilkan
oleh satelit akan mengurangi DOP sehinggan posisi yang lebih baik dan sebaliknya.
Tingkat Akurasi GPS
-
C/A Code Receiver
Metode ini menyediakan tingkat akurasi posisi hingga 1-5 meter dengan koreksi
tertentu. Metode ini menyediakan tingkat akurasi yang cukup untuk digunakan
untuk aplikasi GPS.
-
Carrier Phase Receiver
Metode ini mampu menyediakan akurasi posisi hingga 10-30 cm dengan koreksi
tertentu. Metode ini menyediakan tingkat akurasi yang lebih tinggi
-
Dual Frequency Receiver
Metode ini menyediakan akurasi posisi hingga subcentimeter dengan koreksi
tertentu. Metode ini menerima sinyal dari satelit pada 2(dua) frekuensi secara
simultan sehingga memungkinkan mendapat posisi yang sangat tepat.
2.7.
Relay
Relay adalah alat yang dioperasikan dengan listrik dan secara mekanis
mengontrol penghubungan rangkaian listrik, relay dioperasikan sebagai saklar
(switch) listrik yang bermanfaat untuk kontrol jarak jauh. Relay akan bekerja jika ada
masukan sinyal listrik berupa arus dan tegangan.
Pada relay terdapat dua bagian utama, yaitu koil dan kontak. Koil terdiri dari
kumparan yang merupakan lilitan kawat tembaga, dimana kumparan tersebut akan dialiri
http://digilib.mercubuana.ac.id/
15
arus listrik agar dapat menghasilkan medan magnet pada inti besi. Inti besi dan koil juga
memiliki jangkar yang terbuat dari besi lunak yang digunakan untuk mengaktifkan
kontak relay setelah tertarik pada inti besi. Relay dan bagian dalam relay diperlihatkan
pada gambar 2.7.
Sedangkan kontak yang merupakan saklar terdapat dua macam kondisi dari kontak
tersebut, yaitu :
a.
Normally Open (NO), yaitu kontak akan aktif pada saat koil disuplai
tegangan.
b.
Normally Closed (NC), yaitu kontak akan aktif pada saat koil tidak disuplai
tegangan.
Pada komponen relay yaitu bagian koilnya disuplai tegangan, yang mana besar
tegangan yang akan disuplai harus sesuai dengan tegangan yang dibatasi oleh koil
relay. Maka arus akan mengalir pada kumparan, sehingga pada inti besi yang dililiti oleh
kumparan akan timbul atau menghasilkan medan magnet, setelah inti besi
bersifat
magnetis maka jangkar akan tertarik ke inti besi sehingga akan mengaktifkan
kontak relay.
Jangkar dapat ditarik dari inti besi jika gaya magnet pada inti besi dapat
mengalahkan gaya pegas pada jangkar yang melawannya, besarnya gaya magnet
ditetapkan oleh kuat medan magnet yang ada didalam udara diantara jangkar dan inti
besi, adapun gaya magnet ini bergantung pada banyaknya lilitan kumparan dari kuat
arus yang ada pada kumparan.
(a)
(b)
Gambar 2.7 (a) Contoh Relay, (b) Bagian dalam Relay
Ada dua macan relay yaitu SPDT (Single Pole Double Traw) relay, dengan cara
kerjanya yaitu ketika switch yang satu membuka maka yang lain menutup, sedangkan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
16
DPDT (Double Pole Double Traw) relay mempunyai dua pelat yang akan bergerak secara
bersamaan ketika ada arus masuk pada relay tersebut. Seperti terlihat pada gambar 2.8.
(a)
(b)
Gambar 2.8 (a) SPDT relay, (b) DPDT relay
Gambar 2.9 Contoh Bentuk relay
http://digilib.mercubuana.ac.id/