BAB III

28
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Gari Besar Perancangan
Langkah awal dari perancangan sistem adalah analisis dan penentuan
kebutuhan sistem. Pada langkah ini menentukan kebutuhan apa saja yang
harus dipenuhi.
Di dalam bab ini menjelaskan perancangan sistem monitoring dan kontrol
fungsi rumah untuk dapat melakukan kontrol lampu, kunci pintu, dan
monitoring ruangan, sistem kontrol dan monitoring dilakukan dari komputer
server dengan melalui jaringan lokal dan melalui user lewat Internet, gambar
3.1 adalah diagram
Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem
Sebenarnya Arduino UNO tidak dapat berkomunikasi langsung dengan Server
melalui jaringan lokal dan tidak dapat berkomunikasi langsung dengan lampu. Maka
Arduino UNO harus ditambahkan dengan Ethernet Shield untuk dapat berkomunikasi
28
http://digilib.mercubuana.ac.id/
29
dengan Server agar dapat memerintahkan lampu . Gamabar 3.1 adalah gambaran
susunan diagram blok Arduino UNO dengan Ethernet Shield.
Adapun fungsi dan peran dari masing-masing gambar 3.1 di atas adalah berikut :
Tabel 3. 1 : Fungsi dan peran komponen
No
1
Komponen
Fungsi dan Peran
User (laptop atau Memberi perintah kepada arduino UNO
Smartphone)
untuk mengeksusi program melalui aplikasi
yang telah di sediakan di goole play atau
dari bawaan perangkat.
2
Router(TP-LINK)
Sebagai
media
komunikasi
penghubung
antara
dan
laptop/smartphone
melalu wireles dan dengan ethernet shield
menggunakan
kabel
RJ45
dengan
memanfaatkan jaringan LAN.
3
Ethernet shield
Menghubungkan Arduino board dengan
jaringan
internet
melalui
menggunakan kabel RJ45.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
router
30
4
Arduino UNO
Sebagai
sisitem
rangkaian
kontrol
pengontrolan
dari
semua
dari
semua
rangkaian pengontrolan dan pengendali
miniatur lampu.
5
Catu Daya (DC)
Memberikan sumber tegangan DC ke
rangakaian Arduino UNO, Etehrnet shield,
Relay, Router, DVR dan CCTV.
6
Relay
Sebagai saklar elektronika yang bertugas
menghidupkan dan mematikan lampu
7
Lampu LED
Sebagai objek penguji
8
IP Kamera / CCTV
Kegunaan IP Kamera / CCTV Secara
umum adalah berfungsi untuk mendeteksi
atau merekam seluruh kejadian di tempat
yang ingin kita pantau.
9
Modem
perangkat keras yang berfungsi untuk
komunikasi dua arah yang merubah sinyal
digital
menjadi
sinyal
analog
atau
sebaliknya untuk mengirimkan pesan/data
ke alamat yang dituju
http://digilib.mercubuana.ac.id/
31
3.2 Perancangan Perangkat Keras
Dalam merancang perangkat keras yang di gunakan pada miniatur ini,
penulis menggunakan komponen sebagai berikut:
1. Arduino UNO
2. Ethernet Shield
3. Relay
4. Lampu LED
5. Router TP-LINK
6. IP Kamera/ CCTV
7. Jumper Wire
8. DLL.
3.2.1 Arduino UNO
Arduino UNO
adalah sebuah mikrokontroler yang di sarankan pada
ATmega 328(data sheet). Arduino UNO seperti yang di lihat pada Gambar
3.2 mempunyai 14 pin digital input/output (6 diantaranya dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analaog, sebuah oscillator kristal 16 MHz,
sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ISCP header, sebuah tombol
reset.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
32
Gambar 3.2 Rangkaian Arduino UNO
Untuk data-data spesifikasi dari Arduino UNO secara ringkas bisa dilihat
pada tabel 3.2 di bawah ini.
Tabel 3.2 Data Spesifikasi Arduino UNO
Mikrokontroler
ATmega 328
Tegangan Pengoprasian
5V
Tegangan Input Yang Disarankan
7 - 12 V
Batas Tegangan Input
6 – 20 V
Jumlah Pin I/O Digital
14 (6 diantaranya menyediakan
keluaran PWM)
Jumlah Pin Input Analog
Clock Speed
6
16 MHz
Untuk mengetahui koneksi pin ATmega 328 dengan pin Arduino
http://digilib.mercubuana.ac.id/
33
UNO bisa dilihat pada tabel 3.3
Tabel 3.3 Data Spesifikasi ATmega 328
PIN Arduino UNO
PIN
PIN ATmega 328
PIN Arduino UNO
ATmega328
1
15
9 ( PWM )
2
0 ( RX )
16
10 ( PWM )
3
1 ( RX )
17
11 ( PWM )
4
2
18
12
19
13
5
3 ( PWM )
6
4
20
7
21
8
22
9
23
1 analog IN
10
24
2 analog IN
11
5 ( PWM )
25
3 analog IN
12
6 ( PWM )
26
4 analog IN
7
27
5 analog IN
14
8
28
6 analog IN
3.2.2
13
Ethenet shield
Peran Ethernet Shiled disini adalah untuk meneruskan perintah dari
laptop atau handphone ke Arduino UNO untuk mengoperasikan relay agar
http://digilib.mercubuana.ac.id/
34
mengidupkan dan mematikan lampu. Berikut ini adalah gambar rangkaian
Ethernet Shield.
Gambar 3.3 Rangkaian Ethernet Shield
Untuk menghubungkan dan menggunakan
modul hingga dapat
terkoneksi internet cukup mudah, hanya membutuhkan waktu beberapa menit
saja. Caranya dengan memasangkan modul tersebut di atas Arduino bord,
sambungkan dengan kabel network RJ45 , ikuti tutorial pemogramannya
(menggunakan pustaka Ethernet yang sudah tersedia di paket perangkat lunak
Arduino IDE), dan Arduino Anda siap dikendalikan lewat internet.
Di dalam arduino ethernet sendiri terdapat slot mikro SD yang
berbungsi sebagai tempat penyimpanan file sedangkan untuk mengakses
mikro SD card mengunakan library SD ,untuk jenis arduino board yang bisa
di pasangkan dengan ethernet shield W5100 yaitu arduino uno dan mega.
Berikut ini spesifikasi dari Ethernet Shield:
http://digilib.mercubuana.ac.id/
35
1. Chip Wiznet W5100 dengan internal buffer 16 Kb,
2. Kecepatan koneksi 10/ 100 Mb ( Fast – Ethernet ),
3. Papan ini terhubung dengan Arduino melalui port SPI,
4. Dapat mendukung hingga 4 koneksi simultan.
3.2.3
Relay
Peran dan fungsi relay disini adalah sebagai saklar otomatis untuk
menghidupkan dan mematikan lampu, dimana relay disini bekerja sesuai
dengan perintah yang arduino berikan kepadanya. Relay akan bekerja apabila
memperoleh input logika High dari Arduino dan begitu sebaliknya relay akan
berhenti bekerja apabila memperoleh input logika Low dari arduino. Berikut
gambar rangkaian relay.
Gambar 3.4 Rangkaian Relay
http://digilib.mercubuana.ac.id/
36
3.2.4
Lampu LED
Lampu yang digunakan disini adalah jenis LED dengan daya 5 watt.
Alasan menggunakan lampu dengan jenis ini adalah karena menyesuaikan
dengan miniaturnya.
3.2.5
Router
Fungsi Router disini adalah untuk membagi atau mendistribusikan IP
addres, baik itu secara statis ataupun DHCP atau Dynamic Host
Configuration Protocol kepada semua komputer yang terhubung ke router
tersebut. Dengan adanya IP address yang unik yang dibagikan router tersebut
kepada setiap komputer dapat memungkinan setiap komputer untuk saling
terhubung serta melakukan komunikasi, baik itu pada LAN atau internet.
Sehingga dengan adanya router ini laptop atau handphone bisa melakukan
komunikasi dengan Arduino UNO yang tentunya dibantu dengan Ethernet
Shield agar tersambung ke jaringan LAN yang telah dibentuk oleh router.
Untuk router yang digunakan disini adalah TP-Link MR3020 dengan
spesifikasi sebagai berikut:
http://digilib.mercubuana.ac.id/
37
Tabel 3.5 Data Spesifikasi Router TP-LINK
HARDWARE
TAMPILAN
1 10/100Mbps WAN/LAN Port, USB 2.0 Port for
3G/4G modem, a mini USB Port for power supply.
TOMBOL
Quick Setup Security Button, Reset Button, Mode
Switch
CATU DAYA EKSTERNAL
5VDC/1.0A
DIMENSI (W x D x H )
2.9 x 2.6 x 0.9 in. (74 x 67 x22 mm)
TIPE ANTENA
Internal Antenna
WIRELESS
FREKUENSI
2.4-2.4835GHz
STANDAR WIRELESS
IEEE 802.11n, IEEE 802.11g, IEEE 802.11b
TRANSMIT POWER
<20dBm
MODUS WIRELESS
3G Router, Travel Router (AP), WISP Client Router
KEAMANAN WIRELESS
Support 64/128 bit WEP, WPA-PSK/WPA2 PSK,
Wireless MAC Filtering
SOFTWARE
DHCP
Server, DHCP Client List, Address Reservation
PORT FORWARDING
Virtual Server, Port Triggering, DMZ, UPnP
ACCESS CONTROL
Parental Control, Host List, Access Schedule, Rule
Management
KEAMANAN
Firewall, MAC filtering, Denial of Service (DoS)
FITUR LAINNYA
SERTIFIKASI
CE, FCC, RoHS
http://digilib.mercubuana.ac.id/
38
ISI PAKET
TL-MR3020 router, QIG, Power Adapter, USB
Cable, Resource CD, Ethernet Cable
3.2.6
Perancangan Arduino UNO dan Ethernet Shield
Sistem kendali pada arduino uno memiliki 6 pin analog da 14 pin
digital. Alasan memilih arduino uno karena jumlah pin dan memori pada
arduino uno cukup untuk pengoprasian alat, Untuk perancangan rangkaian
arduino uno dengan Ethernet shield dapat dilihat pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Rangkaian arduino uno dan ethernet shield
Untuk menghubungkan arduino dengan Ethernet shield sebenarnya
tidak diperlukan kabel lagi dikarenakan pada keduanya sudah terdapat
socket sehingga apabila ingin mengubungkan keduanya hanya tinggal
menancapkan Ethernet shield diatas arduino uno saja, untuk pemasangan
Ethernet shield pada arduino uno dapat dapat di lihat pada gambar 3.6
http://digilib.mercubuana.ac.id/
39
Gambar 3.6 Pemasangan internet Shield pada Socket Arduino UNO
3.2.7
Perancangan Ethernet Shield dengan Relay
Ethernet shield merupakan alat yang digunakan untuk membantu
arduino agar dapat berkomunikasi dengan laptop maupun handphone
sehingga
proses
ini
merupakan
proses
membuat
rangakaian
dan
menghubungkan pin-pin yang ada pada ethernet shield dengan relay agar
arduino dapat memerintahkan relay saat arduino menerima perintah dari
laptop maupun handphone. Pengontrolan on atau off lampu dapat dilakukan
dari jarak jauh dengan menggunakan laptop / handphone yang telah
terhubung dengan jaringan LAN sehingga bisa memerintahkan relay untuk
menghidup dan mematikan lampu. Untuk rangkaian Ethernet Shield dengan
Relay dapat dilihat pada gambar 3.7 dibawah ini.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
40
Gambar 3.7 Rangkaian Ethernet Shield dengan Relay
Dari gmbar diatas dapat kita lihat bahwa pin yang digunakan untuk
mengoprasikan lampu adalah pin 2, 3, 4 dan 5 dimana pin 2 pada ethernet
shield di hubungkan dengan IN 1 pada Relay sehingga relay ini dapat
bekerja sesuai dengan perintah yang di berikan arduino kepadanya. Pin 3
pada ethernet shield di hubungkan dengan IN 2 pada Relay sehingga relay
dan pin 4 pada ethernet shield di hubungkan dengan IN 3 pada relay
sedangkan pin 5 pada ethernet shiel di hubngkan pada IN 4 pada relay.
Karena lampu yang digunakan hanya berjumlah 4 buah saja maka relay
yang digunakan pun hanya 4 buah saja digunakan. Untuk pin 5V pada
Ethernet shield dihubungkan dengan pin VCC pada relay yang berfungsi
untuk memberikan tegangan input sebesar 5 volt DC yang digunakan
untuk mengoperasikan relay. Dan untuk pin GND pada Ethernet shield
dihubungkan dengan pin GND pada relay.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
41
3.2.8
Perancangan relay utuk kontrol lampu
Pengontrolan on atau off lampu dapat dilakukan dari jarak jauh
dengan mengakses web browser pada laptop ataupun handphone dengan
memasukan url yang telah di tentukan. Untuk rangkaian relay akan
dihubungkan ke arduino uno pada pin yang sudah ditentukan. Adapun relay
yang digunakan dalam perancangan modul ini adalah relay SPDT (single Pole
Double Throw). Relay akan bekerja apabila memperoleh input logika High
dari arduino. Untuk rangkaian relay pengontrol lampu dapat dilihat pada
gambar 3.8
Gambar 3.8 Rangkaian Relay Untuk Pengontrolan Lampu
Pada gambar diatas Input pada Led Driver dihubungkan dengan
sumber AC 220 Volt dan Outputnya untuk kabel positifnya di hubungkan
kontak NO K1 pada relay dan kontak NO relay K1, K2 dan K3 di couple,
untuk kabel negatif di hubungkan langsung dengan ketiga kabel negatif
http://digilib.mercubuana.ac.id/
42
pada lampu LED dan untuk kabel positif pada lampu 1 dihubungkan
dengan kontak NO relay K1, kabel positif pada lampu 2 dihubungkan
dengan kontak NO relay K2 dan kabel positif pada lampu 3
dihubungkan dengan kontak NO relay K3.
3.3
Perancangan Program atau Perangkat Lunak
Perancangan dan pembuatan program ini umumnya di lakukan di tahap
akhir,setelah perancangan mekanik dan elektrik terselesaikan. Karena dalam
proses pemograman pada umumnya programmer melakukan dengan uji coba
alat sehingga apabila ada kesalahan dalam program dapat diketahui dan di
perbaiki langsung. Pemograman adalah memasukkan suatu informasi atau
kode-kode (coding) kedalam suatu mikrokontroler. Dimana nantinya alat ini
dapat beroperasi sesuai perencanaan awal. Begitu pula dengan alat
pengontrolan atau pengendali lampu ini, diharapkan nantinya lampu ini bisa
dioperasikan melalui laptop maupun handphone dari jarak jauh. Fungsi dari
alat ini adalah untuk menghidupkan dan mematikan lampu dari jarak jauh
dengan memanfaatkan jaringan LAN ( Lokal Area Network).
3.3.1
Aplikasi Program Arduino
Setelah semua komponen dirangkai, langkah selanjutnya adalah
membuat program pada aplikasi program Arduino IDE. Program Arduino
berisikan perintah- perintah yang akan dikerjakan Ethernet Shield dan relay
untuk menghidupkan dan mematikan lampu sesuai perintah yang diberikan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
43
oleh laptop ataupun handphone.
Keterangan pin yang dipakai pada arduino sebagai acuan dalam
pemograman tertera pada tabel 3.6 dibawah ini:
Tabel 3.6 Kegunaan Pin Pada Arduino
No.
Pin Arduino
Kegunaan
1
4
Lampu Teras
2
5
Lampu Ruang Tamu
3
6
Lampu Kamar Tidur 1
4
7
Lampu Kamar Tidur 2
5
5V
6
GND
3.3.2
Sumber DC 5V Untuk Relay dan Ethernet Shield
Ground Relay dan Ethernet Shield
Flowchart
Untuk memahami bagaimana kinerja alat ini dalam melakukan
oprasinya, berikut akan di paparkan dalam sebuah diagram (flowchard).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
44
Gambar 3.9 Flow Chart Kontrol Lampu
a. Pada saat Wifi diaktifkan dari smartphone android maka akan mencari
perangkat modul router yang terkoneksi dengan Arduino Ethernet Shield.
b. Maka akan tampil perangkat wifi yang sudah tersedia kemudian dihubungkan
pada router yang terkoneksi dengan Arduino Ethernet Shield dengan
memasukan IP addres terlebih dahulu.
c. Setelah perangkat sudah terhubung maka pengendalian lampu rumah dapat
dikendalikan melalui smartphone Android yang sudah terpasang aplikasi.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
45
Gambar 3.10 Flow Chart IP kamera/CCTV
a. Pada saat Wifi diaktifkan dari smartphone android maka akan mencari
perangkat modul router yang terkoneksi dengan IP kamera.
b. Maka akan tampil perangkat wifi yang sudah tersedia yang terhubung pada
router yang terkoneksi dengan IP kamera
dengan memasukan IP terlebih
dahulu.
c. Setelah perangkat sudah terhubung maka IP kamera dapat dikendalikan
melalui smartphone Android yang sudah terpasang aplikas.
3.3.3
Perangkat Lunak Android
Aplikasi yang ada, dirancang agar mampu menerima intruksi dari
smartphone melalui router wifi dengan memasukan IP addres ke dalam
masing-masing aplikasi agar dapat menerima perintah menghidupkan dan
mematikan lampu melaui arduino ethernet shield serta melakukan
pemantauan ruangan melalui IP Kamera, aplikasi yang saya gunakan ini
sudah tersedia di dalam google play, untuk mendapatkan kita dapat
http://digilib.mercubuana.ac.id/
46
mendownload di google play tersebut. Untuk lebih jelasnya berikut tampilan
aplikasinya.
1. Hidupkan Wifi di smartphone.
2. Instal Aplikasi Arduino Remote & YY2P IP Kamera.
3. Buka aplikasi yang telah di instal pada smartphone.
4. Masukan masing-masing IP addres ke dalam masing- masing aplikasi.
5. Tekan Start atau connect.
Gambar 3.11 Tampilan Aplikasi pada Smartphone
http://digilib.mercubuana.ac.id/