BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III
PERANCANGAN ALAT
Bab ini menjelaskan perancangan dan pembuatan alat sistem keamanan kendaraan
beserta komponen-komonen utamanya. Namun, sebelum menjelaskan hal tersebut, pada bab ini
akan dijelaskan terlebih dahulu tentang overview sistem keamanan kendaraan dan dilanjutkan
dengan prinsip kerja alat. Di bawah ini adalah flowchart proses perancangan dan pembuatan alat
sistem keamanan kendaraan,
Mulai
Studi Literatur
Desain Sistem
Keamanan Kendaraan
Pembuatan Rangkaian
Program
Bimbingan
a
Perbaikan
Pengujian
n
b
c
27
http://digilib.mercubuana.ac.id/
b
a
c
Sesuai Desain
Ya
Tidak
Analisis
Evaluasi
Laporan
Selesai
3.1 Overview Sistem Keamanan Kendaraan
Di bawah ini adalah gambar skematis apabila alat sistem keamanan kendaraan
ditempatkan pada sepeda motor,
Accumulator
DC Converter
Arduino
Modul GPS
Modul GSM
Relay
Busi
sepeda motor
Gambar 3.1. Gambar skematis sistem keamanan kendaraan
28
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Dari gambar skematis diatas dapat dilihat bahwa alat sistem keamanan kendaraan tersebut
menggunakan 7 komponen utama yang termasuk Arduino sebagai alat kontrol (mikrokontroler).
Fungsi setiap komponen akan dijelaskan pada subbab 3.2.
3.2 Prinsip Kerja Alat
Rancangan alat sistem keamanan kendaraan yang dirancang secara menyeluruh dapat
dijelaskan prinsip kerjanya melalui diagram blok yang terdapat pada gambar 3.2. Gambar 3.2
adalah blok diagram alat sistem kendaraan yang digunakan pada sepeda motor. Terdapat 2
modul, modul pertama adalah modul GPS yang berfungsi sebagai receiver (penerima) sinyal
satelit GPS sehingga keberadaan sepeda motor dapat terdeteksi oleh metode penetuan absolut
GPS (dijelaskan pada subbab 2.3). Modul kedua adalah modul GSM yang berfungsi sebagai
bagian yang bekomunikasi antara handphone dengan alat sistem keamanan kendaraan. Dengan
modul GSM komunikasi nirkabel dapat dilakukan pada frekuensi 900 MHz melalui data berbasis
GSM/GPRS seperti SMS. Karena fungsi utama modul GSM pada alat ini adalah sebagai media
untuk mengaktifkan kerja relay melalui SMS dari handphone. Relay yang digunakan adalah
relay normaly close (NC), sehingga ketika SMS dikirim handphone, maka modul GSM akan
mengubah gelombang radio (elektromagnetik) menjadi sinyal 1 (aplikasi biner). Sinyal 1 tersebut
digunakan sebagai input Arduino Mega yang selanjutnya diproses oleh sistem kendali
mikrokontroler Arduino. Setelah diproses Arduino Mega akan memberikan sinyal 1 pada input
penguat relay yang selanjutnya dengan penguat tersebut arus listrik akan naik dan mengalir pada
coil relay sehingga kontak NC akan membuka (open), yang mengakibatkan busi tidak mendapat
sumber tegangan.
29
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 3.2. Blok diagram sistem keamanan kendaraan
Secara umum alat sistem keamanan kendaraan ini memiliki dua fungsi, yang pertama untuk
melacak kendaraan menggunakan GPS dengan cara mengirimkan SMS ke alat sistem keamanan
kendaraan menggunakan handphone dengan isi SMS tertentu sesuai pemrograman, setelah itu
alat sistem keamanan kendaraan secara otomatis akan membalas dan mengirimkan SMS balik
menuju handphone tersebut. Isi dari SMS tersebut berupa koordinat latitude dan longitude dari
google maps, sehingga dengan melakukan klik pada handphone maka sistem handphone
(smartphone android) akan langsung terhubung dengan google maps dan lokasi kendaraan akan
diketahui (ditunjukan oleh google maps). Fungsi kedua adalah alat sistem kendaraan ini
berfungsi untuk memutus sistem kerja engine dengan cara mengirimkan SMS menggunakan
handphone dengan isi SMS tertentu, sesuai pemrograman. Sepeda motor (kendaraan) tidak akan
pernah bisa hidup meskipun melakukan starter elektrik ataupun starter mekanis, sehingga
30
http://digilib.mercubuana.ac.id/
kendaraan akan aman apabila dicuri karena sistem dapat melacak posisi kendaraan dan
mematikannya dari jarak jauh. Dengan metode tersebut kendaraan pun dapat diselamatkan.
3.3 Perancangan
3.3.1 Modul GPS
Modul GPS berfungsi sebagai receiver satelit GPS, dengan modul ini sinyal satelit GPS
dapat ditangkap. Modul GPS yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah modul GPS SiRF star
III, di bawah ini adalah spesfikasi SiRF star III,
Chip
: SiRF Star III GSC3f 7879
Frequency
: L1 1575.42MHz, C/A code
Channels
: Support 20 channels
Update rate
: 1 Hz
Acquisition Time
: Hot Start (Open Sky) < 2s
Cold Start 38 s (typical)
Position Accuracy
: Autonomous < 10m (2D RMS )
SBAS < 5 m (2D RMS )
Datum
: WGS-84 (default)
Max. Altitude
: < 60,000 ft
Max. Velocity
: < 1,000 knots
Protocol Support
: NMEA 0183 ver 3.0
9600 bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bits (default)
1Hz: GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, VTG
SiRF Binary (38400 bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bits)
31
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pada modul GPS ini terdapat 4 input ouput (VCC, ground, RX, TX). Untuk VCC dihubungkan
ke Arduino pada pin power supply 5 volt, ground modul GPS dihubungkan ground arduino, RX
modul GPS dihubungkan dengan TX1 arduino dan TX modul GPS dihubungkan RX1 arduino.
Di bawah ini adalah modul GPS SiRF III.
Gambar 3.3. Modul GPS SiRF star III
3.3.2 Modul GSM
Modul GSM berfungsi sebagai alat untuk melakukan komunikasi nirkabel pada
frekuensi 900 MHz. Untuk mengaktifkan modul GSM dibutuhkan kartu SIM agar komunikasi
dapat dilakukan. Modul GSM yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah modul GSM 900A.
Dibawah ini adalah spesifikasi GSM 900A,
Dual-Band 900/ 1800 MHz
GPRS multi-slot class 10/8
GPRS mobile station class B
Compliant to GSM phase 2/2+
Class 4 (2 W @ 900 MHz)
Class 1 (1 W @ 1800MHz)
32
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Dimensions 24 x 24 x 3 mm
Weight 3.4g
Control via AT commands (GSM 07.07 ,07.05 and SIMCOM enhanced AT Commands)
SIM application toolkit
Supply voltage range : 3.2 - 4.8V
Low power consumption: 1.0mA(sleep mode)
Operation temperature: -40°C to +85 °C
Fax : Group 3, Class 1
SMS : (Point to point MO and MT, SMS cell broadcast, Text and PDU mode)
Pada modul GSM ini terdapat 6 input ouput (VCC, ground, RX, TX, key dan key ground).
Untuk VCC dihubungkan ke Arduino pada pin power supply 5 volt, ground modul GPS
dihubungkan ground arduino, RX modul GSM dihubungkan dengan TX2 arduino dan TX modul
GPS dihubungkan RX2 arduino. Dan untuk key dan key ground digunakan sebagai saklar
(dihubungkan ke push button NO). Di bawah ini adalah modul GSM 900A.
Gambar 3.4. Modul GSM 900A
33
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.3.3 Arduino Mega
Untuk mikrokontroler pada Tugas Akhir ini digunakan Arduino Mega sebagai kontrol
nya. Arduino Mega memiliki koneksi USB untuk connector transmisi data (pemrograman),
selain itu pin power supply utama menggunakan power jack sebagai connector nya, terlihat pada
gambar 3.5 dilambangkan oleh huruf “x”. Sedangkan huruf “y” adalah sumber tegangan, dengan
nilai tegangan catu daya adalah 7 Volt yang bersumber dari DC Converter. Untuk penjelasan
input output sudah dijelaskan pada bab landasan teori (subbab arduino mega 2560). Dan untuk
penjelasan hubungan antar input, dijelaskan pada penjelasan modul modul (komponen lain nya)
dan DC converter (karena saling berkaitan).
x
y
Gambar 3.5. Identfikasi power supply dan USB pada arduino mega
3.4.4 Modul Relay
Relay adalah alat sistem keamanan kendaraan yang berfungsi untuk menghentikan
sistem kerja engine dengan cara memutus rangkaian power busi. Proses tersebut dilakukan oleh
rangkaian penguat yang menguatkan arus sehingga mampu untuk menghidupkan relay. Kontak
NC relay dihubungkan dengan rangkaian power busi, sehingga jika relay bekerja maka busi pun
tidak akan mendapat supply tegangan dan engine pun tidak dapat bekerja meskipun melakukan
starter elektrik maupun mekanis. Di bawah ini adalah rangkaian penguat yang dihubungkan
dengan relay,
34
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 3.6. Rangkaian penguat relay
Transistor C547B memiliki impedansi input yang besar serta arus basis yang kecil. Dengan
rangkaian pada gambar 3.14, tegangan saturasi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan transistor
C547B adalah ≥ 2,2 Volt. Sedangkan untuk penguat arus yang digunakan untuk mengaktifkan
relay digunakan transistor BD139 yang memiliki nilai penguatan sama dengan 35. Dioda yang
dipasang paralel dengan koil relay berfungsi untuk melindungi transistor terhadap transien yang
diakibatkan runtuhnya medan magnet relay tersebut (Robert & Frederick, 1982). Jika transistor
C547B hidup (ON) maka transistor BD139 akan mengaktifkan relay, sehingga titik X tidak
terhubung dengan titik Y. Titik X dihubungkan dengan sumber tegangan busi sedangkan titik Y
dihubungkan dengan busi. Dibawah ini adalah gambar rangkaian busi yang diputus relay.
X
Kontak NC
Y
Busi
-
Gambar 3.7. Rangkaian pemutus kerja busi
35
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.3.5 Pemrograman
Pemrograman pada arduino mega menggunakan bahasa C. Untuk lebih jelas nya
mengenai isi program, bisa dilhat pada lampiran. Pada lampiran sudah dilangkapi penjelasan
komentar satu baris (//) di setiap baris program. Terdapat 3 bagian utama (kerangka berpikir)
dalam program alat sistem keamanan kendaraan. Yang pertama adalah tempat menyimpan
variabel. Variabel adalah tempat menyimpan data, seperti nomor HP tujuan, library GPS, modul
GSM, modul GPS dan relay. Pada variabel GPS terdapat inisiasi latitude dan longitude (dapat
dilihat pada lampiran) dengan variasi yang berbeda, hal itu bertujuan untuk mendapatkan posisi
koordinat yang akurat dengan minimal ada tiga satelit GPS sebagai titik acuan nya. Pada
variabel relay digunakan digunakan setting integer, hal itu bertujuan untuk menyimpan angka
dalam 2 byte (16 bit) tidak memiliki angka desimal dan menyimpan nilai dari (-32.768) dan
(32.767). Pada variabel terdebut terdapat dua input relay yang ditempatkan pada pin 2 dan pin 3
Arduino.
Bagian kedua adalah fungsi void setup(), merupakan fungsi yang dieksekusi pertama
kali sesaat setelah Arduino diberi catu daya, berfungsi untuk perintah perintah inisialisasi
sebelum program utama dieksekusi. Untuk modul GPS dalam hal ini diperintahkan secara
counter untuk melakukan update koordinat setiap alat sistem keamanan kendaraan ON / hidup
(dapat dilihat programnya pada lampiran).
Untuk modul GSM memiliki fungsi program untuk mengirimkan SMS kepada nomor HP tujuan
yang telah di program pada bagian pertama (tempat menyimpan variabel). Isi SMS tersebut
adalah “System Ready” yang memiliki arti bahwa sistem keamanan kendaraan sudah siap untuk
dilakukan eksekusi (dapat dilihat programnya pada lampiran). Nomor HP tujuan akan menerima
SMS dari modul GSM yang isi nya “System Ready”.
36
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Untuk relay pada bagian ini di program untuk menjadi output dan diberikan inisialisasi nomor
pin pada Arduino, sehingga jika relay rusak dan dilakukan penggantian, pin kontak relay
terhadap Arduino sesuai dengan kode program yang telah dibuat (dapat dilihat programnya pada
lampiran).
Bagian terakhir atau bagian ketiga adalah void loop(). Fungsi ini akan dijalankan setelah
setup (void setup) selesai. Fungsi void loop() merupakan fungsi dari program utama yang akan
dieksekusi secara berurutan dari atas sampai terakhir dan kembali lagi dari atas sampai terakhir,
begitu seterusnya karena merupakan loop yang tidak pernah berakhir [4]. Sistem GPS pada
bagian ini di program untuk selalu melakukan counter apabila posisi alat sistem keamanan
kendaraan berada pada posisi koordinat yang berbeda (berpindah). Pencarian koordinat tersebut
harus melibatkan data posisi dengan bantuan minimal tiga satelit sehingga koordinat latitude dan
longitude dapat ditampilkan. Setelah alat sistem keamanan kendaraan mendapatkan data
koordinat posisi, maka untuk menampilkan nya di layar ponsel/android (menggunakan fungsi if)
cukup dengan mengirim SMS “Dimana” maka Alat sistem keamanan kendaraan akan membalas
dengan isi SMS adalah koordinat posisi yang terhubung dengan google maps (dapat dilihat
programnya pada lampiran).
Untuk GSM dan Relay pada bagian ini saling terhubung secara fungsinya, karena pada bagian ini
program di desain untuk mematikan sistem kerja engine apabila dikirim SMS dengan isi “Motor
OFF” dan akan hidup kembali jika dikirim SMS “Motor ON” (menggunakan fungsi if). Pada
alat ini pun dilengkapi auxiliary kontak relay (relay 2) dengan menggunakan kode program “if”
sehingga jika dikirim SMS “Bom ON” maka kontak relay 2 akan close, sebaliknya jika dikirim
SMS “Bom OFF” maka kontak relay 2 kembali open. Begitu seterusnya program akan berjalan
dan begitu pula seterusnya apabila setiap fungsi program SMS dilakukan (dapat dilihat
37
http://digilib.mercubuana.ac.id/
programnya pada lampiran). Selain isi SMS yang dikodekan di atas, sistem keamanan kendaraan
tidak akan merespon. Nomor kirim SMS ke alat sistem keamanan adalah nomor sembarang pada
kartu SIM yang terpasang di modul GSM, dengan syarat memiliki pulsa dan masih aktif kartu
SIM yang digunakannya.
3.3.6 DC Converter
DC Converter berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan pembatas arus listrik dari
accumulator menuju mikrokontroler Arduino. Berdasarkan spesifikasi mikrokontroler Arduino
Mega bahwa sirkuit proteksi akan secara otomatis memutuskan hubungan jika arus listrik di atas
500 mA dan akan kembali terhubung jika arus listrik di bawah 500 mA. Oleh karena itu DC
Converter pada Tugas Akhir ini menggunakan DC Converter dengan input tegangan 12 Volt dan
output adjustable 6 – 12 Volt serta arus output yang dibatasi tidak lebih dari 500 mA.
Pada DC Converter ini terdapat 4 input ouput (input plus, input min, output plus, output
min). Untuk input plus dihubungkan pada positif accumulator, input min dihubungkan pada
negatif accumulator, output plus dan output min dihubungkan pada power jack Arduino Mega
dengan tegangan di setting pada 7 Volt menggunakan potensiometer. Di bawah ini adalah
gambar DC Converter.
38
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 3.8. DC Converter
39
http://digilib.mercubuana.ac.id/