BAB 1 PENDAHULUA N 1.1 Latar Belakang Teknologi

BAB 1
PENDAHULUA
N
1.1
Latar Belakang
Teknologi membuat segala sesuatu yang kita lakukan menjadi lebih
mudah. Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat
mempermudah
aktivitasnya,
hal
inilah
yang mendorong
perkembangan
teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk
mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam
suatu fungsi tertentu. Teknologi memegang peran penting di era modernisasi
seperti pada saat ini, dimana teknologi telah menjadi bagian yang tidak dapat
dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari.
Dengan banyaknya kriminalitas khususnya pencurian yang terjadi saat
ini maka sistem keamanan menjadi kebutuhan yang mutlak untuk dipenuhi, untuk
itu dibutuhkan suatu perangkat sistem keamanan yang dapat menjaga setiap
waktu lebih dari melindungi asset dan privasi yang kita miliki. Maka sangat
diperlukan suatu teknologi yang dapat mengurangi tindakan kejahatan
tersebut, atas dasar pemikiran inilah maka penulis ingin sekali dapat
mengemukakan pendapat yang berguna mencegah tindakan kriminalitas terhadap
locker.
Alat yang akan dibuat pengamanannya lebih optimal karena dengan
pengamanan
menggunakan
fingerscan.
Proses
pengamanan
dapat
lebih
ditingkatkan karena penggunakan alat pengamanan menggunakan sensor sidik
jari, sebagaimana kita ketahui bahwa sidik jari merupakan salah satu
biometric dalam tubuh kita yang tidak bisa di tiru dan mempunyai ciri unik
yang berbeda tiap individu. Karena itu diharapkan dapat digunakan sebagai
salah satu komponen pengaman yang tidak dapat digandakan atau dipalsukan.
Karena sudah tersimpan dalam mikrokontroler sebagai pemilik locker tersebut.
Berdasarkan pembahasan tersebut diatas maka penulis memutuskan
untuk mengambil judul “Sistem Pengamanan Locker dengan FingerScan
dan SMS gateway”.
1
1.2
Perumusan Masalah
Keamanan pintu locker menjadi prioritas utama karena fungsinya
sebagai access masuk. Pengamanan dari pintu locker tersebut merupakan
fingerscan dan sms gateway yang telah diprogram dalam mikrokontroler.
1.3
Batasan Masalah
Berdasarkan permasalah diatas maka penulis hanya akan membahas :
1.
Pengaplikasian pada box locker biasa menggunakan papan.
2.
Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMEGA8 sebagai kontrol
utama semua sistem yang ada.
3.
1.4
Pesan yang dikirim berupa SMS.
Tujuan
Adapun tujuan dari dibuatnya aplikasi ini adalah
menciptakan sistem keamanan locker yang jauh lebih baik.
1.5
Manfaat
Adapun manfaat dari dibuatnya aplikasi ini adalah :

Membantu dalam mencegah tindakan kriminal yang sering terjadi.

Memberikan keakuratan pemilik locker tersebut.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengenalan Bahasa Program
Bahasa
program
adalah
teknik
komunikasi
standar
untuk
mengekspresikan instruksi kepada komputer yang memiliki tata tulis dan aturan
tertentu. Bahasa pemrograman ini merupakan suatu himpunan dari aturan
sintaks dan semantik yang dipakai untuk mendefinisikan program komputer
(Jeni,2007:4)
Bahasa
ini
memungkinkan
seorang
programmer
dapat
menentukan secara persis data mana yang akan diolah oleh komputer,
bagaimana data ini akan disimpan atau diteruskan, dan jenis langkah apa
secara persis yang akan diambil dalam berbagai situasi.
2.2
Kategori Bahasa Pemprograman
Menurut (Jeni,2007:5) Bahasa pemprograman terdiri dari 3 kelompok
yaitu:
1.
Bahasa Pemrograman Tingkat Tinggi
Merupakan bahasa tingkat tinggi yang mempunyai ciri-ciri mudah
dimengerti karena kedekatannya terhadap bahasa sehari – hari. Sebuah
pernyataan program diterjemahkan kepada sebuah atau beberapa mesin
dengan menggunakan compiler. Sebagai contoh adalah : JAVA, C++, .NET
2.
Bahasa Pemrograman Tingkat Rendah
Bahasa pemrograman generasi pertama. Bahasa jenis ini sangat sulit
dimengerti karena instruksinya menggunakan bahasa mesin. Disebut
juga dengan bahasa assembly merupakan bahasa dengan pemetaan satu –
persatu
terhadap
instruksi
komputer.
Setiap
intruksi
assembly
diterjemahkan dengan menggunakan assembler.
3.
Bahasa Pemrograman Tingkat Menengah
Dimana penggunaan instruksi telah mendekati bahasa sehari–hari,
walaupun masih cukup sulit untuk dimengerti karena menggunakan
singkatan – singkatan seperti STO yang berarti simpan (STORE) dan MOV
yang artinya pindah (MOVE). Yang tergolong dalam bahasa ini adalah
Fortran.
2.3
Code Vision AVR
Code Vision AVR merupakan salah satu software kompiler yang khusus
digunakan untuk keluarga mikrokontroler. Meskipun CodeVision AVR termasuk
software komersial, namun kita tetap dapat menggunakannyan dengan mudah
karena terdapat versi evaluasi yang tersedia secara gratis walaupun dengan
kemampuan yang dibatasi (Hendawan,2009:3).
Gambar 2.1 Tampilan Awal pada Code Vision AVR
CodeVision AVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan
kompiler-kompiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki oleh
CodeVision AVR antara lain :
1.
Menggunakan IDE (intergrated Development Environment).
2.
Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, mengompile
program, mendownload program) serta tampilanya yang terliaht
menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur settingan editor
sedemikian rupa sehingga membantu memudahkan kita dalam penulisan
program.
3.
Mampu membangkitakn kode program secara otomatis dengan
menggunakan fasilitas CodeWizard AVR.
4.
Memiliki faslitas untuk mendownload program langsung dari CodeVisio
AVR dengan menggunakan hardware khusus seperti Atmel STK500,
Kanda Sysrem STK200+ / 300 dan beberapa hardsware lain yang
telah didefinisikan oleh CodeVision AVR.
5.
Memiliki fasilitas debugger sehingga dapat menggunkan
software compiler lain untuk mengecek kode assembler-nya,
contohnya AVRStudio.
6.
Memiliki terminal komukasi serial yang terintregasi dalam
CodeVision AVR sehingga dapat digunakan untuk membantu
pengecekan program yang telah dibuat khususnya yang menggunakan
fasilitas komunikasi serial UART.
2.4
Dasar Pemrograman C
Bahasa
C
luas
digunakan
untuk
pemrograman
berbagai
jenis
perangkat, termasuk mikrokontroler.Bahasa ini sudah merupakan bahasa
pemrograman tingkat menengah dimana memudahkan programmer menuangkan
algoritmanya.Untuk mengetahui dasar bahasa C dapatdipelajari sebagai
berikut. Bahasa C luas digunakan untuk pemrograman berbagai jenis perangkat,
termasuk mikrokontroler. Untuk mengetahui dasar bahasa C sebagai berikut :
Contoh program:
#include < [library1.h] >
#include < [library2.h] >
#define [nama1] [nilai] ;
#define [nama2] [nilai]
; [global variables]
[functions]
void main(void) // Inisialisasi
[Deklarasi local variable/constant][Isi Program Utama]
}
While(1) //Program Utama
{……………….}
}
Penjelasan :
1.
Preprocessor(#) : Digunakan untuk memasukkan (include) text dari
file lain,
mendefinisikan
macro
dapat
mengurangi
beban
kerja
pemrograman dan meningkatan legibility source code (mudah dibaca).
Contoh : #include <delay.h>
2.
#define : digunakan untuk mendefinisikan macro.
Contoh :
#define
ALFA
0xff
#define
SUM(a,b)
a+b
#define
Sensor
PINA
Tabel 2.1 definisi macro
3.
Komenta
r
Penulisan komentar untuk beberapa baris komentar sekaligus
/*
…komentar
4.
Deklarasi variabel & konstanta
 Variabel adalah memori penyimpanan data yang nilainya dapat
diubah- ubah.
Penulisan : [tipe data] [nama] = [nilai_awal] ;’
 Konstanta adalah memori penyimpanan data yang nilainya tidak
dapat diubah.
Penulisan : const [tipe data] [nama] = [nilai] ;
 Tambahan:
 Global variabel/konstanta yang dapat diakses di seluruh
bagian program.
 Local variabel/konstanta yang hanya dapat diakses oleh
fungsi tempat dideklarasikannya.
5.
Tipe Data
type
Size (Bits)
Range
Bit
1
0, 1
Bool, _bool
8
0, 1
char
8
-128 to 127
Unsigned char
8
0 to 255
Signed char
8
-128 to 127
Int
16
-32768 to 32767
Short int
16
-32768 to 32767
Unsigned int
16
0 to 65535
signed char
16
-32768 to 32767
Long int
32
-2147483648 to 2147483647
Unsigned long int
32
0 to 4294967295
Signed char
32
-2147483648 to 2147483647
Float
32
double
32
Table 2.1 Tipe Data
6.
Percabangan dan pengulangan
 if else : digunakan untuk penyeleksian
kondisi Contoh :
if ( [persyaratan] )
{
[statement1];
[statement2];
}
else
{
[statement3];
[statement4];
}
 for : digunakan untuk looping dengan jumlah yang
sudah diketahui
Contoh :
for ( [nilai awal] ; [persyaratan] ; [operasi nilai] )
{
[statement1];
[statement2];
}
 while : digunakan untuk looping jika dan selama
memenuhi syarat tertentu
Contoh :
while ( [persyaratan] )
{
[statement1];
[statement2];
}
 do while : digunakan untuk looping jika dan selama
memenuhi syarat tertentu
Contoh :
do
{
[statement1];
[statement2];
}
while ( [persyaratan] )
 switch case : digunakan untuk seleksi dengan banyak
kondisi Contoh :
switch ( [nama variabel] )
{
case [nilai1]: [statement];
break;
case [nilai2]: [statement];
break;
}
7.
Prosedur & Fungsi
Prosedur & Fungsi adalah bagian program yang dapat dipanggil oleh
program utama. Bedanya kalau prosedur memberikan hasil yang tidak
memiliki nilai balik melainkan berupa proses sedangkan fungsi
memberikan hasil yang memiliki nilai balik yaitu berupa nilai.
Contoh :
prosedur
void
led();
//contoh
{
PORTD = 0;
delay_ms(500)
; PORTD =
255;
delay_ms(500);
}
long luas() //contoh fungsi
{
Int sisi=10;
Return (sisi*sisi);
}
8.
Statement
Statement adalah setiap operasi dalam pemrograman, harus
diakhiri dengan [ ; ] atau [ } ]. Statement tidak akan dieksekusi bila
diawali dengan tanda [ // ] untuk satu baris. Lebih dari 1 baris gunakan
pasangan [ /* ] dan [ */ ]. Statement yang tidak dieksekusi disebut juga
comments / komentar. Contoh : suhu=adc/255*100; //contoh rumus
perhitungan suhu
9.
Operasi Aritmetika
Tabel Daftar Operator Kondisi
Operator
Keterangan
+, -, *, /
Tambah, kurang, kali dan bagi
+=, -=, *=, /=
Nilai di sebelah kiri operator di
tambah, dikurangi, dikali, atau
dibagi dengan nilai di selah kanan
operator.
%
Sisa pembagian
++, --
Ditambah 1(increment) atau
dikurangi satu (decrement)
Contoh :
a= 5 * 6 + 2 / 2 – 1
Hasilnya 30
a*=5
2.5
Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah sistem yang seluruh atau sebagian
besar elemennya dikemas dalam suatu chip ic, sehingga sering disebut
Single Chip
Microcomputer.
Mikrokontroler
merupakan
sebuah
sistem
komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik,
berbeda dengan PC (personal computer) yang memiliki beragam fungsi.
Perbedaan yang lain adalah
perbandingan RAM dan ROM yang sangat berbeda antara komputer dengan
mikrokontroler. Dalam mikrokontroler ROM jauh lebih besar dibanding RAM.
Sedangkan dalam komputer atau PC, RAM jauh lebih besar dibanding ROM.
Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantara intel
mikrochip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics, dan lain-lain. Dari beberapa vendor
yang
paling
populer
digunakan
adalah
mikrokontroler
buatan
Atmel.
Mikrokontroler AVR(alf and vegand’s Risc Procesor ) memiliki arsitektur RICS
8 bit, dimana semua intruksi dikemas dalam siklus clock, berbeda dengan MCS
51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua
jenis mikrokontroler
tersebut
memiliki
arsitektur
yang
berbeda.
AVR
berteknologi CISC (complex Intruction Set Computing). Secara umum, AVR
dapat dikelompokan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga
AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.
Pada
dasarnya
yang
membedakan
masing-masing
kelas
adalah
memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan intruksi yang
digunakan, meraka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu pada alat ini
digunakan salah satu AVR produk Atmel adalah ATMega8.
2.6
Mikrokontroler ATMega8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi
yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut
akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.
Gambar2.2 Konfigurasi PIN Mikrokontroler ATMega8
1.
VCC
Merupakan supply tegangan digital.
2.
GND
Merupakan ground
untuk
semua
komponen
yang
membutuhkan
grounding.
3.
Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah
Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin
dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8bit bi directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pinpin 7 yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan
mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat
digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input
ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang
digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat
digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung
pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock.
Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat
digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2
maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input
timer.
4.
Port C (PC5…PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam
masingmasing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah
mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port
C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink)
ataupun mengeluarkan arus (source).
5.
RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi
sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pinpin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak
diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level
tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih
pendek dari pulsa 8
minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clocknya tidak bekerja.
6.
Port D (PD7…PD0)
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up
resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja
pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini
hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan
I/O.
7.
AVCC
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin
ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini
digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak
digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah
dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC
melalui low pass filter.
8.
Timer/Counter 0
Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah
sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar
chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/counter
dapat digunakan untuk :
1. Timer/counter biasa
2. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega 8)
3. Generator frekuensi (selain Atmega 8)
4. Counter pulsa eksternal
2.7
Komunikasi Serial Pada Atmega 8
Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan Pin
3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan mikrokontroler
ataupun mikrokontroler dengan komputer. USART dapat difungsikan sebagai
transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara
transmiter dan receiver satu sumber clock. Sedangkan asinkron berarti transmiter
dab receiver mempunyai sumber clock sendiri-sendiri. USART terdiri dalm tiga
blok yaitu clock generator, transmiter, dan receiver.
1.
Clock Generator
Clock generator berhubungan dengan kecepatan transfer data (baud
rate), register yang bertugas menentukan baud rate adalah register
pasangan
2.
USART transmiter
Usart transmiter berhubungan dengan data pada Pin TX. Perangkat
yang sering diguna kan seperti register UDR sebagi tempat penampungan
data yang akan ditransmisikan. Flag TXC sebagai akibat dari data yang
ditransmisikan telah sukses (complete), dan flag UDRE sebagai indikator jika
UDR kosong dan siap untuk diisi data yang akan ditransmisikan lagi.
3. USART receiver
Usart receiver berhubungan dengan penerimaan data dari Pin RX.
Perangkat yang sering digunakan seperti register UDR sebagai tempat
penampung data yang telah diterima, dan flag RXC sebagi indikator
bahwa data telah sukses (complete) diterima
2.8
.
Flowchart
Dalam membuat algoritma, diperlukan suatu mekanisme atau alat
babntu untuk
menuangkan
hasil
pemikiran
mengenai
langkah-langkah
penyelesaian masalah yang sistematis dan terurut. Pada dasarnya untuk bisa
menyusun solusi diperlukan kemampuan problem-solvinf yang baik. Oleh karena
itu, sbagai sarana untuk melatih kemampuan tersebut terdapatt sebuah tool(alat)
yangdapat digunakan, yakni flowchart.
Menurut
(Christanto,2009)
Flowchat
didefinisikan
sebagai
skema
penggambaran dari algoritma atau proses. Tabel berikut menampilkan
simbol- simbol yang digunakan dalam menyusun flowchart.
Tabel 2.1 Simbol-simbol Flowchart
Proses
Keterangan
Input atau Output
Digunakan
untuk
menuliskan
proses
menerima data atau menguluarakan data.
Proses
Digunakan untuk menyakan proses yang
membutuhkan keputusan.
Conditional atau Decision
Digunakan untuk menyatakan proses
yang membutuhkan keputusan.
Terminator
Sebagai simbol “START” atau “END”
untuk memulai atau mengakhiri flowchart.
Preparation
Dugunakna untuk memberikan nilai awal.
Display
Digunakan untuk menampilkan data ke
monitor.
Connector (Off-page)
Digunakan untuk menyatukan beberapa
arrow.
Connector (Off-page)
Digunakan
untuk
menghubungkan
flowchart yang harus digambarkan pada
halam
yang
berbeda,
biasainya
pada
simbol ini diberi nomor sebagai: penanda
misalnya angka 1.
Arrow
Sebagai penunjuk arah dan alur porses.
2.9
Pulse Widht Modulation (PWM)
PWM merupakan sebuah mekanisma untuk membangkitkan sinyal
keluaran yang periodenya berulang antara high dan low dimana kita dapat
mengontrol durasi sinyal high dan low sesuai dengan yang kita inginkan.
Duty cycle merupakan prosentase periode sinyal high dan periode sinyal,
prosentase duty cycle akan bebanding lurus dengan tegangan rata-rata yang
dihasilkan. Berikut ilustrasi sinyal PWM, misalkan kondisi high 5 V dan kondisi
low 0 V.
Pengaturan lebar pulsa modulasi atau PWM merupakan salah satu
teknik yang ampuh yang digunakan dalam sistem kendali (control system) saat
ini. Pengaturan lebar modulasi dipergunakan di berbagai bidang yang sangat
luas, salah satu diantaranya adalah: speed control (kendali kecepatan), power
control (kendali sistemtenaga), measurement and communication (pengukuran
atau instrumentasi dan telekomunikasi).
2.10
Prinsip
PWM
Dasar
Modulasi lebar pulsa (PWM) dicapai atau diperoleh dengan bantuan
sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja (duty cycle) gelombang
dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah tegangan keluaran yang
bervariasi yang merupakan nilai ratarata dari gelombang tersebut.
Gambar 2.3 Bentuk gelombang digital
Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (baca:
high atau 1) dan, Toff adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada
posisi rendah (baca: low atau 0). Anggap Ttotal adalah waktu satu siklus atau
penjumlahan antara Ton denganToff , biasa dikenal dengan istilah “periode satu
gelombang”.
Siklus kerja atau duty cycle sebuah gelombang di definisikan sebagai,
Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty-cycle dan dapat
dirumusan sebagai berikut,
Dari rumus diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan
keluaran dapat diubah-ubah secara langsung dengan mengubah nilai Ton.
Keterangan
:
adalah 0 dan Vout juga akan
0.
adalah Ttotal maka Vout
adalahVin.
PWM bekerja sebagai switching power suplai untuk mengontrol on dan
off. Tegangan dc dikonvert menjadi sinyal kotak bolak balik, saat on mendekati
tegangan puncak dan saat off mrnjadi nol (0) volt. Jika frekuensi switching
cukup tinggi maka temperatur (suhu) air yang dikendalikan akan semakin sesuai
dengan yang diharapkan. Dengan mengatur duty cycle dari sinyal (modulasi
lebar pulsa dari sinyal disebabkan oleh PWM). Terlihat pada gambar di
bawah sinyal ref adalah sinyal tegangan dc yang dikonversi oleh sinyal gergaji
dan menghasilkan sinyal kotak.
Gambar 2.4 Sinyal Referensi ( sinyal tegangan DC)
Informasi analog dapat dikirimkan dengan menggunakan pulsa-pulsa
tegangan atau pulsa-pulsa arus. Dengan modulasi pulsa, pembawa informasi
terdiri dari pulsapulsa persegi yang berulang- ulang. Salah satu teknik
modulasi yang sering digunakan adalah teknik modulasi durasi atu lebar dari
waktu tunda positif ataupun waktu tunda negatif pulsa-pulsa persegi tersebut.
Untuk membangkitkan sinyal PWM adalah dengan menggunakan fungsi
timer/counter yang dibandingkan nilainya dengan sebuah register tertentu.
2.11
Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup
dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian control
yang ada di dalam motor servo. Motor servo merupakan suatu alat untuk
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Magnet permanent motor DC
servo mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua
medan magnet. Salah satu medan dihasilkan oleh magnet permanent dan
yang satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Motor
servo merupakan sebuah motor DC kecil yang diberi sistem gear dan potensio
meter sehingga dia dapat menempatkan horn servo pada posisi yang
dikehendaki. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi
yang nilainya konstan.
Gambar 2.5 Motor Servo
Pembahasan mengenai prinsip aliran medan magnet akan membantu
kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor. Jika suatu konduktor dililitkan
dengan kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar.
Kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnet yang
ada dalam bidang yang tertutup kumparan. Dengan cara inilah medan magnet
yang kuat terbentuk.
Flux medan magnet pada stator tidak dipengaruhi oleh arus armature. Oleh karena
itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linier.
Pada prinsipnya jika sebuah penghantar dilalui arus listrik akan
menghasilkan
medan
magnet
disekelilingnya.
Kemmudian
bilamana
penghantar ini ditempatkan dalam induksi magnetic B, akan memperoleh gaya
FB. Besarnya gaya yang ditimbulkan sebanding dengan arus litrik la dan
panjang penghantar L yang memotong induksi magnetic B atau biasa
dinyatakan dengan persamaan, Induksi magnetik.
FB = B . I . L
Pada saat motor berputar arus pada kumparan motor menghasilkan
torsi yang nilainya konstan. Pada motor DC servo ada tiga kumparan yaitu
Armatur, Magnet permanen dan Komutator. Motor servo biasanya bergerak
mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun
motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo
dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Motor servo memiliki 3 jenis input
yaitu merah untuk power (6 volt), hitam untuk ground, dan kuning untuk
sinyal pengendalian servo yang dihubungkan dengan mikrokontroler.
Gambar 2.6 Input pada Motor Servo
Kecepatan maksimum tercapai sepanjang jarak X0 dalam kurun waktu
ta atau atau (X0/ta). Selanjutnya, pada waktu tc motor akan bergerak konstan
hingga jarak yang ditentukan kemudian mengalami perlambatan yang sangat
cepat dalam waktu td dan berhenti atau diam selama waktu t0. Percepatan
maksimum dihitung dengan rumus :
aa =
(1)
Keterangan :
aa
= Percepatan maksimum
Vmax = Kecepatan maksimum
dan Ta = Waktu percepatan
perlambatan maksimum dihitung dengan rumus:
ad
=
Keterangan :
(2)
ad = Perlambatan
maksimum
td
= Waktu perlambatan
Perhitungan inersia beban sebagai konversi gerak poros motor
dilakukan dengan cara melakukan perhitungan inersia beban. Selain itu inersia
maksimum ballscrew juga ditambahkan yang dapat diperoleh dari katalog
ballscrew yang digunakan. Untuk menghitung besar inersia Jw beban digunakan
rumus:
(3)
�
Da
n
(4)
Keterangan :
Jw = inersia
kerja
M
= massa meja ditambah dengan massa benda kerja
P
= jarak bagi poros ballscrew yang digunakan
Jb
= inersia dari poros
ballscrew MB = massa ballscrew
D
= diameter poros
Perhitungan torsi beban dilakukan dengan menambahkan faktor gesek
yang terjadi. Dalam hal ini, koefisien gesek dimasukkan dalam perhitungan.
Untuk perhitungan torsi beban dengan faktor gesek digunakan rumus:
Tw
=
torsi beban
g = percepatan gravitasi
bumi
Tw =
�
(5)
Perhitungan kecepatan putar untuk menghitung besar kecepatan putar
optimal dari motor servo yang akan dipilih. Berdasarkan katalog diperoleh
bahwa pada motor servo disediakan kecepatan putaran dengan rentang 2000 –
3000 rpm. Untuk perhitungan kecepatan putar digunakan rumus :
N=
(6)
Keterangan :
N = kecepatan putar
V = kecepatan maksimum
P = jarak bagi
G = posisi ketepatan gerak motor servo
Langkah selanjutnya adalah menetapkan pilihan sementara ukuran
motor servo yang akan digunakan sesuai dengan hasil perhitungan yang telah
dilakukan. Setelah pilihan ditetapkan, dilakukan pemeriksaan terhadap motor
servo yang dipilih. Ada dua syarat yang harus dipenuhi, yaitu inersia motor servo
yang dipilih harus lebih dari sepertigapuluh inersia beban[4]. Untuk syarat
pertama digunakan rumus:
(7)
Dan torsi rata-rata motor servo yang dipilih harus lebih dari 80 persen torsi
beban aplikasi nilai konversi poros motor. Untuk syarat
kedua0020digunakan rumus:
(8)
Perhitungan pemeriksaan meliputi inersia beban lebih kecil dari
inersia rotor motor, torsi efektif lebih kecil dari torsi rata-rata motor servo dan
laju putaran yang diperlukan lebih kecil dari laju putaran rata-rata motor servo.
Untuk memperoleh besar torsi efektif maka harus dilakukan perhitungan torsi
percepatan maupun perlambatan. Waktu percepatan dapat direncanakan sama
dengan waktu perlambatan. Dengan demikian torsi aplikasi dapat dihitung dengan
rumus:
‘
Keterangan
:
Ta = torsi percepatan atau perlambatan
N = putaran rata-rata motor hasil perhitungan
(9)
Jm = momen inersia motor servo yang dipilih berdasarkan katalog
Jw = momen inersia beban
Torsi efektif rata-rata (TRMS) merupakan torsi efektif motor servo. Torsi
ini merupakan perhitungan dari torsi pada kondisi dipercepat, konstan dan
diperlambat. Untuk kondisi dipercepat dinyatakan sebagai torsi kondisi
dipercepat (T1) :
(10)
kemudian torsi kondisi konstan (T2) :
(11)
dan torsi kondisi diperlambat (T3) :
(12)
Sehingga besar torsi efektif atau torsi rata-rata dapat dihitung dengan rumus 13
(13)
√
2.12
Motor DC
Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan
pernyataan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas (UNEP, 3). Oleh karena itu, motor ini biasanya digunakan
pada bagian roda atau kaki sebagai penggerak dari sebuah robot. Kecepatan putar
motor dihitung berdasarkan jumlah putaran yang terjadi dalam satu menit atau
RPM (Rotation Per Minute).
Gambar 2.7 Motor DC
Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan persamaan berikut.
N=
Keterangan :
VTM
: Tegangan
Terminal IA
:
Arus
jangkar motor
RA
:
Hambatan jangkar motor
K
:
Konstanta motor
: Fluk magnet ynag terbentuk pada motor
Pengendalian kecepatan putar motor DC dapat dilakukan dengan
mengatur besar tegangan terminal motor VTM. Metode lain yang biasa
digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik
modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM).
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang
tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan
dengan mengatur :
1.
Tegangan motor, meningkatkan tegangan motor akan
meningkatkan kecepatan.
2.
Arus medan, menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Spesifikasi
digunakan:
Motor
DC
yang
1. Power supply maksimum 12 V
2. Kecepatan putaran 400 rpm
3. Torsi 6 Kg
2.13
Permodelan
DC
Posisi
Motor
Persamaan torsi yang dibangkitkan oleh Motor DC dapat didekati
secara linear menurut persamaan berikut ini :
T = Kai....................................................................... (2.1)
dimana Ka dalah konstanta jangkar motor yang bergantung pada
banyaknya lilitan pada jangkar, jumlah kutub medan, tipe belitan dan penampang
jangkarnya. Adapun besarnya tegangan ggl induksi lawan yang dibangkitkan
motor ketika berputar adalah sebanding dengan konstanta motor Kb dan
kecepatan sudut putaran motor ʘ atau turunan pertama dari posisi sudut motor
(θ ) :
e = Kb ʘ ......................................................................
(2)
Dengan menggunakan hukum newton, bahwa persamaan torsi yang terkait dengan
momen inersia dan rasio redaman dari motor adalah:
T = JӪ + bʘ ...................................................................
Dari persamaan
diperoleh
(2.1)
dan
(3)
(2.3)
JӪ + bʘ = Kai .............................................................
(4)
Sedangkan besarnya tegangan V menurut hukum kirchoff
adalah
V = Ri + L � /� + e ..........................................................
V = = Ri + L � /� + Kb ʘ ...................................................
Dengan
me-laplace-kan
persamaan
(4)
dan
(6)
mensubstitusikannya,
(5)
(6)
kemudian
maka diperoleh fungsi transfer antara posisi sudut motor θ terhadap
tegangan armature V dimana Ka = Kb
s(Js + b) θ(s) = K i(s) ......................................................
(7)
(Ls + R) i(s) = V – Ks θ(s) ...............................................
(8)
� = ( +�� +�+ �2) ..................................................
Keterangan
:
(9)
R = Resistansi jangkar
L
=
jangkar
Induktansi
i
=
Arus
jangkar
e = back emf (tegangan yang dihasilkan ketika jangkar berputar dalam medan
magnet arus searah)
T = Torsi motor
Θ = Perpindahan sudut dari poros
rotor J = Momen Inersia motor
b= Koefisien
motor
2.14
gesekan
viskos
Reed
Sensor
Reed switch berisi suatu pasangan kawat tembaga yang sangat
berpengaruh oleh medan magnet. Sehingga reed switch digunakan sebagai
sensor gerak. Yang bisa digunakan sebagai saklar berbentuk normally open
atau normally close. Contoh reed switch seperti gambar dibawah ini :
Gambar 2.8 Reed Sensor
2.15
Buzze
r
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk
mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja
buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan
yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau
keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan
menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses
telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar2.9 Buzzer dan Simbol
2.16
Wavecom M1206B
Wavecom M1206B adalah GSM/GPRS modem yang siap digunakan
sebagai modem untuk suara, data, fax dan SMS. Kelas ini juga mendukung
10 tingkat kecepatan transfer data. Wavecom M1206B dengan mudah
dikendalikan dengan menggunakan perintah AT. Dapat dengan cepat terhubung
ke port serial usb komputer desktop atau notebook. casing logam Wavecom
M1206B menjadi solusi yang tepat untuk aplikasi berat seperti telemetri atau
Wireless Local Loop (PLN metering & Telepon Umum). Ukurannya agak
kecil memudahkan dalam peletakkan di berbagai macam area, indoor/outdoor.
Cocok
sekali
digunakan
pada
aplikasi:
Server
Pulsa
yang
menghendaki kemampuan optimal dan usia pakai panjang,software aktifasi kartu
perdana, telemetri, SMS gateway/broadcast yang handal, PPOB PLN, ATM,
Payment
Point
Systems,
Metering
Listrik.
Kenapa
modem
ini
sangat
kami
rekomendasikan? dibangun dari platform chipset M1206B yang terkenal
cepat dan irit konsumsi listrik, namun pada Wavecom M1206B ini seluruh
komponen dibangun dari komponen berkualitas tinggi dan tahan lama.
Penggunaan module Wavecom Wismo yang mendukung format Open-AT pada
Wavecom mendasari kinerja optimal yang tidak mengurangi daya tahan
modem itu sendiri. Terlebih module Wismo Open-AT yang disematkan
memiliki original IMEI dan dilengkapi prosesor ARM yang cocok untuk
device mobile seperti modem Wavecom M1206B. Bagi anda yang berbisnis
server pulsa ataupun SMS broadcast,aktifasi kartu perdana massal, modem ini
tidak salah lagi sangat cocok digunakan untuk menghemat pengeluaran retur /
beli kembali setiap modem- modem yang dipakai, dengan realibilitas perangkat
yang mumpuni dan stabil dengan dukungan koneksi USB pada baudrate:
115200.
Gambar2.10 Wavecom M1206B
2.17
Driver Motor L298
L298 adalah jenis IC driver motor yang dapat mengendalikan arah
putaran dan
kecepatan
motor
DC
ataupun
Motor
stepper.
Mampu
mengeluarkan output tegangan untuk Motor dc dan motor stepper sebesar 50
volt. IC L298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang nand
yang memudahkan dalam menentukkan arah putaran suatu motor dc dan motor
stepper.
Dapat
mengendalikan
motor
dc
namun
mengendalikan 1 motor stepper.
Gambar2.11 Driver Motor L298
pada
hanya
dapat
Dalam penggunaan motor dc yang diperlukan adalah pengontrolan arah
dan pengontrolan kecepatan putar motor dc tersebut. Solusi untuk pengontrolan
arah putar motor dc adalah dengan menggunakan driver motor dc berupa hbridge. H-bridge adalah hasil representasi grafis dari rangkaian nya yang
menyerupai huruf H. H-bridge sendiri terdiri dari 4 switch.
Gambar 2.12 Konfigurasi H-bridge
Pengaturan yang dilakukan dalam H-bridge adalah pengaturan switch
untuk mengatur polaritas yang diterima oleh motor dc sehingga arah putar
motor dapat berubah. Seperti yang diilustrasikan gambar berikut :
Gambar 2.13 Mode reverse dan forward
Terlihat ketika S1 dan s4 dalam keadaan on lalu s3 dan s2 off maka
terminal motor akan mendapatkan polaritas (+) lalu motor akan bergerak
forward dan sebaliknya jika s1 dan s4 dalam keadaan off lalu s3 dan s2 on
maka terminal motor akan mendapatkan polaritas (-) sehingga motor akan
bergerak reverse.
2.18
Sistem Biometrik (FingerScan)
Penggunaan identidikasi seseorang menggunakan sidik jari pada
fingerprint reading, rentina mata pada rentina scan, dan lainnya. Dengan
fungsi untuk menjaga keamanan suatu tempat atau benda. Penggunaan
anggota tubuh sebagai input untuk identifikasi seseorang dalam keamanan
disebut penggunaan sistem biometric.
Sistem
biometric
adalah
studi
tentang
metode
otomatis
untuk
mengenali manusia berdasarkan salah satu atau lebih bagian tubuh manusia
atau kelakuan dari manusia itu sendiri yang memiliki keunikan. Tujuan utama
dari penggunaan sistem biometric adalah untuk menjaga keaslian kunci, karena
semua pembacaan input sidik jari orang yang berbeda menghasilkan output yang
sama.
Gambar 2.14 Fingerscan
Penggunaan sistem biometrik juga harus memperhatikan kondisi-kondisi berikut:

Performance, mengacu kepada tingkat akurasi pencapaian pengenalan
dan kecepatan proses, sarana yang diperlukan untuk mencapai tingkat
akurasi pengenalan dan kecepatan yang diinginkan, serta kondisi operasi
lingkungan yang mempengaruhinya

Accetability, yang mengindikasikan seberapa penerimaan masyarakat
terhadap penggunaan biometric tertentu dalam kehidupan sehari-hari.

Circumvention, merefleksikan seberapa mudah sistem dapat dikelabui
menggunakan metode yang curang. (fake characteristic).
Bentuk dari sistem biometrik yang merupakan bagian esensial dari
pengenal pola (pattern recognition) beroperasi dengan mengambil data
biometrik dari individu tertentu, mengekstraksi ciri-ciri dari data yang
diperoleh, membandingkan ciri-ciri ini dengan sekumpulan contoh ciri-ciri dari
suatu database. Pada skema identifikasi perbandingan dilakukan terhadap semua
contoh yang tersimpan pada database (one to many matching). Sedangkan
pada skema verifikasi perbandingan dilakukan hanya terhadap satu template
yang diklaim sebagai identitasnya (one to one matching). Jadi, pada identifikasi
adalah mencari siapa pemilik data biometrik ini, sedangkan pada verifikasi
memastikan apakah benar data biometrik tersebut milik individu tertentu. Hal
ini adalah dua permasalahan yang berbeda dengan tingkat kompleksitas masingmasing.
Kadang digunakan
membedakan
istilah
istilah identification
biometric
recognition
untuk
tidak
ataupun verification. Pada ambar 2
mengilustrasikan modul enrollment dan modul verifikation pada suatu tipikal
sistem biometrik.
2.15 Bentuk Sistem Biometric
Dengan demikian komponen dasar dari sistem biometrik terdiri dari :
1.
Sensor, untuk menangkap data biometrik.
2.
Fitur Ekstraksi, memproses data biometrik yang diperoleh untuk
mengekstraksi sekumpulan ciri-ciri yang menonjol dan berbeda.
3.
Kecocokan, ciri-ciri selama proses pengenalan dibandingkan dengan pola
tersimpan untuk mendapatkan nilai kecocokan. Untuk kemudian
menjadi dasar penentuan proses identifikasi atau verifikasi.
4.
Sistem
Basis
Data,
untuk
menyimpan
sekumpulan
karakteristik
biometrik pada waktu pendaftaran sesuai sistem dan aplikasi yang
digunakan. Sistem basis data ini dapat diletakkan secara terpusat atau
langsung pada kartu pintar dari individu tersebut.
2.19
SMS (Short Message Service)
bukan hal baru pada teknologi mobile, tetapi penggunaannya seolah
sudah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan masyarakat kota. Short
Message Service (SMS) adalah salah satu tipe Instant Messaging (IM) yang
memungkinkan user untuk bertukar pesan singkat kapanpun, walaupun user
sedang melakukan call data/suara. SMS dihantarkan pada channel signal GSM
(Global System for
Mobile Communication) spesifikasi teknis ETSI. SMS diaktifkan oleh
ETSI dan dijalankan di scope 3GPP. SMS juga digunakan pada teknnologi
GPRS dan CDMA. SMS menjamin pengiriman pesan oleh jaringan, jika
terjadi kegagalan pesan akan disimpan dahulu di jaringan, pengiriman paket
SMS bersifat out of band dan menggunakan bandwidth rendah. Tidak surut oleh
kemajuan teknologi mobile seperti EMS, MMS, ringtone, gambar, ataupun
video conference, cara bertukar informasi ala SMS dengan menggunakan teks
sederhana masih tetap menjadi pilihan utama. Tidak terbatas hanya untuk sarana
komunikasi pengganti percakapan lisan di antara dua orang, SMS saat ini juga
ramai digunakan untuk voting, kuis, lelang, banking, order barang, promosi,
undangan, dan masih banyak lagi.
2.20
Arsitektur SMS
SMS dimaksudkan untuk menjadi alat pertukaran informasi antara
dua mobile subscriber. Elemen-elemen utama pada arsitektur SMS terdiri dari
Short Message Entity (SME), SMS Service Centre (SMSC) dan Email
Gateway yang terkoneksi dengan elemenelemen pada GSM sebagai channel
penghantar. Berikut ini adalah gambar arsitektur SMS pada jaringan GSM.
Gambar 2.16 SMS pada jaringan GSM
1.
Short Message Entity (SME)
Short Message Entity (SME) adalah elemen yang dapat mengirim
atau menerima pesan singkat. SME dapat berupa software aplikasi pada
mobile handset, dapat juga berupa perangkat facsimile, perangkat telex,
remote internet server, dll. Sebuah SME dapat berupa server yang
terkoneksi dengan SMS centre secara langsung atau melalui gateway.
Dikenal juga External SME (ESME) yang merepresentasikan sebuah
WAP proxy/server, Email Gateway atau Voice Mail server.
2.
SMS Service Centre (SMSC)
SMS Service Centre (SMSC) memegang peran kunci dalam
arsitektur SMS. Fungsi utama SMSC adalah menyampaikan pesan
singkat antara SME dengan MS, juga menyimpan dan meneruskan
pesan singkat (menyimpan pesan jika penerima SME tidak tersedia).
SMSC dapat terintegrasi sebagai bagian dari mobile network (cth:
terintegrasi dengan MSC) atau sebagai entitas network independen.
3.
Email Gateway
Email Gateway memungkinkan sebuah email beroperasi menjadi
SMS dengan iterkoneksi SMSC pada internet. Dengan email gateway,
pesan dapat dikirim dari sebuah SME menuju sebuah host internet
dan sebaliknya. Peran email gateway adalah mengubah format pesan
(dari SMS ke email dan sebaliknya) dan merelay pesan antara SMS dan
domain internet.
2.21
SMS Gateway
Gateway berarti pintu gerbang, sehingga dalam istilah ini, SMS
Gateway berarti pintu gerbang/jembatan antara dua buah device atau lebih.
Umumnya SMS Gateway ini berupa sebuah komputer yang didalamnya telah
terinstall aplikasi untuk menangani pengiriman sms antar HP. Dalam hal ini, sms
gateway berfungsi sebagai aspek pusat yang menangani pengiriman surat sesuai
dengan alamat yang dituju.(Dwi,2008)
Gambar 2.17 Model Diagram Interkoneksi Sistem SMS
SMS Gateway adalah sebuah aplikasi Short Massage Service (SMS) yang
dapat di jalankan melalui Local Area Network (LAN). Aplikasi ini dapat
digunakan
bersama-sama
digunakan oleh
beberapa
dalam
satu
jaringan.
user
tapi
hanya
Walaupun
mempunyai
aplikasi
satu
ini
module
GSM/CDMA. Dimana bagian pemprosesan ini berfungsi melakukan operasi
pemrosesan pesan yang diterima, meliputi proses pemecahan pesan (parsing),
eksekusi proses yang dipilih user, akses database, dan menghasilkan respon hasil
proses.