TUGAS AKHIR
Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno Diajukan guna melengkapi sebagian syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun oleh : NAMA
: SOIM SETIAWAN
NIM
: 41410110076
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2014
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Nama
: Soim Setiawan
N.I.M
: 41410110076
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknik
Judul Skripsi : MINIATUR PENGENDALI PINTU GERBANG MENGGUNAKAN SMARTPHONE VIA BLUETOOTH BERBASIS ARDUINO UNO
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
Materai Rp.6000
[ Soim Setiawan ]
LEMBAR PENGESAHAN
Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno
Disusun oleh : Nama
: Soim Setiawan
NIM
: 41410110076
Jurusan
: Teknik Elektro
Pembimbing,
[ Ir. Eko Ihsanto M.Eng. ]
Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir / Ketua Program Studi
[ Ir. Yudhi Gunardi,S.T.,M.T. ]
ABSTRAK
Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno
Tujuan membuat “Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno’ adalah untuk merealisasikan perancangan hardware, software dan mengetahui unjuk kerja pengendali pintu gerbang. Prinsip kerja pengendali pintu gerbang menggunakan bluetooth HC-06 berbasis mikrokontroler Arduino Uno yaitu pengiriman kode karakter melalui bluetooth kemudian diproses pada mikrokontroler menjadi bentuk keputusan, selanjutnya dari energi listrik diubah menjadi gerakan mekanis pada motor servo. Adapun metode yang digunakan pada pembuatan alat ini adalah metode eksperimental, dengan metode ini didapat teknik perancangan yang terdiri dari (1) Identifikasi kebutuhan yaitu mengenali kebutuhan apa saja yang akan dibutuhkan pada pembuatan alat (2) Analisis kebutuhan yaitu menganalisa semua kebutuhan pada alat sebelum proses perancangan alat (3) Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak yaitu merancang dan membuat perangkat keras dan perangkat lunak (4) Pembuatan alat yaitu proses penyatuan semua bahan hingga membentuk alat dan (5) pengujian alat yaitu menguji kinerja alat. Perangkat keras (hardware) yang digunakan adalah smartphone sebagai pembangkit kode karakter kemudian diteruskan melalui modul Bluetooth menuju mikrokontroler untuk diproses menjadi keputusan yang diterima oleh motor servo untuk diubah menjadi gerakan mekanis yang menggerakan pintu gerbang. Perangkat lunak (Software) yang digunakan yaitu Arduino dan App Inventor. Smartphone yang digunakan disini menggunakan sistem operasi android, oleh karena itu dibutuhkan App Inventor untuk membuat aplikasi bluetooth agar dapat dikustomisasi sesuai kebutuhan. Dengan menggunakan pemrograman yang terdapat pada Arduino, alat ini sudah dapat bekerja sesuai perintah. Hal ini ditunjukkan pada pintu gerbang sudah dapat dikendalikan dari jarak tertentu. Pintu gerbang dapat membuka dan menutup sesuai dengan instruksi yang diberikan. Kata Kunci : Arduino Uno, Smartphone, Bluetooth HC-06, Motor Servo, App Inventor.
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil ‘alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir dengan judul : “Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno” dapat diselesaikan dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat akademikdalam menempuh jenjang pendidikan sarjana teknik, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada pihak - pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik, antara lain kepada :
1. Bapak Ir. Eko Ihsanto M.Eng. selaku pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini. 2. Keluarga besar tercinta, yang selalu memberikan doa, nasehat serta dukungan baik secara moril maupun material sehingga penulis terus bersemangat. 3. Teman – teman Unversitas Mercu Buana yang memberikan pengalaman dan masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Rekan – rekan kantor PT Cahaya Permata Dunia yang banyak memberikan ide serta gagasan selama pembuatan Tugas Akhir ini. 5. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, secara langsung ataupun tidak langsung telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis.
v
Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis dengan senang hati menerima saran dan kritik dari pihak yang dapat membangun dan bermanfaat bagi penulis. Penulis berharap agar penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Jakarta, 17 September 2014
Soim Setiawan
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................................... i Halaman Pernyataan ............................................................................................ ii Halaman Pengesahan .......................................................................................... iii Abstrak……. ..................................................................................................... iv Kata Pengantar..................................................................................................... v Daftar Tabel........................................................................................................ ix Daftar Gambar ..................................................................................................... x BAB I
BAB II
PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1
Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................ 1
1.3
Batasan Masalah .................................................................. 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................. 2
1.5
Metode Penelitian ................................................................ 2
1.6
Sistematika Penulisan........................................................... 3
LANDASAN TEORI......................................................................... 4 2.1
Pengertian Pintu Gerbang ..................................................... 4
2.2
Sistem Pengendali Pintu Gerbang ......................................... 4 2.2.1 Arduino ...................................................................... 5 2.2.2 HC-06 (Bluetooth Module) ......................................... 6 2.2.3 L298N Motor Shield ................................................... 7 2.2.4 Motor DC ................................................................... 8
2.3
Sistem Pengendali Jarak Jauh (Remote Control) ................... 9 2.3.1 Smartphone ................................................................. 9 2.3.2 App Inventor............................................................. 10
vii
BAB III
PERANCANGAN SOFTWARE DAN ALAT ................................. 13 3.1
Perancangan Alat ............................................................... 13 3.1.1 Mikrokontroler Arduino Uno .................................... 14 3.1.2 Rangkaian Alat ......................................................... 15
3.2
Perancangan Software ........................................................ 15 3.2.1 Flow Chart Program Pengendali................................ 16 3.2.2 App Inventor dan Java .............................................. 17 3.2.3 Block Editor.............................................................. 18 3.2.4 Instal Software Pada Smartphone .............................. 20
BAB IV
BAB V
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT............................................. 22 4.1
Tujuan ............................................................................... 22
4.2
Pengujian Modul Arduino Uno .......................................... 22
4.3
Pengujian Software ............................................................ 23
4.4
Pengujian Miniatur Gerbang .............................................. 26
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 28 5.1
Kesimpulan ........................................................................ 28
5.2
Saran.................................................................................. 29
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 30
viii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pengujian Jarak Transmisi Tabel 4.2 Pengujian Listing Program
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pintu Gerbang Gambar 2.2 Arduino Uno Gambar 2.3 Bluetooth Module HC-06 Gambar 2.4 L298N Motor Shield Gambar 2.5 Motor DC Gambar 2.6 Smartphone Gambar 2.7 App Inventor Gambar 2.8 Block Editor Gambar 2.9 Emulator Gambar 3.1 Diagram Blok Pengendali Pintu Gerbang Gambar 3.2 Pin Modul Arduino uno Gambar 3.3 Flow Chart Program Gambar 3.4 Halaman Web Java Gambar 3.5 Komponen desain Gambar 3.6 Block editor koneksi Bluetooth Gambar 3.7 Block editor fungsi tombol Gambar 3.8 Tampilan pada Smartphone Gambar 4.1 Pengujian Modul Arduino Uno Gambar 4.2 Wiring Diagram Arduino Gambar 4.3 Source Code Arduino Part 1 Gambar 4.4 Source Code Arduino Part 2 Gambar 4.5 Pengujian Software
x
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat meringankan aktifitasnya dengan memanfaatkan teknologi. Karena dengan teknologi menjadikan segala sesuatu yang dilakukan menjadi lebih mudah. Hal ini yang mendorong perkembangan teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Adanya teknologi yang berkembang saat ini membuat manusia ingin melakukan sesuatunya dengan mudah, salah satunya yaitu dalam hal membuka dan menutup pintu gerbang. Saat ini membuka dan menutup pintu gerbang masih menggunakan cara manual, dengan cara manual tentu masih memerlukan usaha lebih untuk melakukanya. Apabila kita sedang di dalam mobil dan tidak ada yang membukakan pintu gerbang, maka kita harus turun dari mobil dan membukanya dengan cara manual. Untuk mengatasi masalah tersebut, diperlukan pengendali pintu gerbang jarak jauh yang bersifat praktis dan mudah. Oleh karena itu saya membuat Tugas Akhir dengan judul “Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno”
1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas, maka masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini yaitu : 1. Bagaimana merancang hardware pengendali pintu gerbang berbasis Arduino. 2. Bagaimana merancang software pengendali pintu gerbang berbasis Arduino. 3. Bagaimana unjuk kerja pengendali pintu gerbang berbasis Arduino.
1
2
1.3
Batasan Masalah 1. Hardware yang digunakan untuk simulasi gerbang ini menggunakan mikrokontroller arduino uno serta motor servo dan beberapa komponen pendukung. 2. Software yang digunakan untuk membuat program yaitu Arduino, sedangkan software untuk membuat aplikasi android di sini saya menggunakan App Inventor. 3. Percobaan dilakukan menggunakan handphone Android SIII Mini dengan jarak mulai dari 1 meter sampai dengan 10 meter.
1.4
Tujuan Penelitian Tujuan saya membuat Tugas Akhir dengan judul “Miniatur Pengendali Pintu Gerbang Menggunakan Smartphone Via Bluetooth Berbasis Arduino Uno” adalah : 1. Agar sistem ini dapat dipakai oleh semua orang yang mempunyai smartphone berbasis Android untuk memudahkan dalam membuka gerbang. 2. Mengetahui unjuk kerja pengendali pintu gerbang.
1.5
Metode Penelitian Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan pengumpulan referensi yang diperlukan dalam penelitian. Hal ini dilakukan untuk memperoleh informasi dan data yang diperlukan untuk penulisan tugas akhir ini. 2. Pengumpulan dan Analisa Data Pada tahap ini dilakukan pengumpulan dan analisa data yang berhubungan dengan penelitian ini, seperti cara pengendalian Arduino melalui smartphone via bluetooth. 3. Perancangan Sistem Merancang sistem sesuai dengan rencana yang telah ditentukan, yaitu meliputi perancangan desain pintu gerbang, hardware dan software.
3
Proses perancangan ini berdasarkan pada batasan masalah dari penelitian ini. 4. Implementasi Sistem Setelah proses perancangan sistem selesai dilakukan, maka akan dilakukan proses implementasi sistem dengan metode trial and error.
1.6
Sistematika Penulisan Penulisan laporan Tugas Akhir ini akan dibagi menjadi beberapa bab yaitu :
BAB 1 : PENDAHULUAN Pendahuluan dalam bab ini dibahas tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI Dalam bab ini dibahas tentang berbagai teori yang mendukung penyusunan Tugas Akhir, antara lain meliputi tentang pengendalian Arduino melalui smartphone via bluetooth.
BAB 3 : PERANCANGAN SOFTWARE DAN ALAT Menjelaskan metode dan cara merancang alat baik software maupun hardware.
BAB 4 : PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT Berisi data mengenai pengujian alat yang telah dirancang melakukan analisa dari hasil pengujian alat.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan bagian akhir dari penulisan laporan yang berisi kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang telah dilakukan.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Pengertian Pintu Gerbang Pintu gerbang adalah pintu yang terletak di posisi paling depan dari sebuah bangunan, pintu ini berfungsi sebagai penghubung antara bangunan dengan jalan. Selain sebagai penghubung pintu gerbang juga berfungsi sebagai pengaman halaman dan rumah kita. Pintu itu digunakan untuk jalan keluar masuk baik manusia maupun kendaraan.
Gambar 2.1 Pintu Gerbang
2.2
Sistem Pengendali Pintu Gerbang Pintu gerbang biasa dibuka secara manual oleh bantuan manusia. Dengan adanya perkembangan teknologi, bukan tidak mungkin hal itu dapat dilakukan dengan bantuan robot atau sistem otomatisasi jarak jauh. Banyaknya mikrokontroller yang sudah dikemas dengan beberapa shield, dapat mempermudah kita dalam mewujudkan sistem kendali jarak jauh yang akan diimplementasikan pada gerbang seperti yang di sebutkan di atas.
4
5
2.2.1
Arduino Arduino adalah multi platform open source software. Arduino tidak membuat bahasa pemrograman khusus, melainkan menggunakan bahasa C yang sudah ada, lebih tepatnya adalah bahasa C yang menggunakan compiler AVR-GCC (AVR-GNU CCompiler). Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal-awal komputer diciptakan dan sangat berperan dalam perkembangan software. Bahasa C telah membuat bermacammacam sistem operasi dan compiler untuk banyak bahasa pemrograman,
misalnya
sistem
operasi Unix,
Linux
dan
sebagainya. Bahasa C juga biasanya diajarkan di akademi dan perguruan tinggi selain bahasa pemrograman Basic atau Pascal.
Gambar 2.2 Arduino Uno
Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Uno : Mikrokontroler
ATmega
Operating Voltage
5V
Input Voltage (disarankan)
7-12V
Input Voltage (batas)
6-12V
Digital I/O
Pins 14
Analog Input
Pins 6
DC Current per I/O
Pin 40 mA
DC Current per 3.3V
Pin 50 mA
Flash Memory (Atmega328)
32 KB
SRAM
2 KB
6
2.2.2
HC-06 (Bluetooth Module) Bluetooth Module HC-06 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4 GHz. Bluetooth merupakan sebuah teknologi komunikasi wireless yang beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (industrial, Scientific and Medical)
dengan
menggunakan sebuah frequency hopping
transceiver yang mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time antara host-host Bluetooth dengan jarak jangkauan layanan sekitar 10 meter.
Gambar 2.3 Bluetooth Module HC-06
Berikut spesifikasi bluetooth module HC-06 :
Bluetooth protocal : Bluetooth Specification v2.0+EDR
Frequency : 2.4GHz ISM band
Modulation : GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
Emission power : ?4dBm, Class 2
Sensitivity : ?-84dBm at 0.1% BER
Speed : Asynchronous : 2.1Mbps(Max) / 160 kbps, Synchronous: 1Mbps/1Mbps
Security : Authentication and encryption
Profiles : Bluetooth serial port
Power supply : +3.3VDC 50mA
Working temperature : -20 ~ +75 Centigrade
Dimension : 3.57cm x 1.52cm
7
2.2.3
L298N Motor Shield Motor shield dapat digunakan untuk menggerakkan dua buah motor DC 7-12V dengan maksimum arus hingga 2A. shield ini cocok digunakan bersaman Arduino Uno sehingga mudah untuk penggunaannya. Shield ini menggunakan IC L298N sebagai driver motor DC.
Gambar 2.4 L298N Motor Shield Berikut spesifikasi L298N Motor Shield :
Logic Control Voltage 5V (From Arduino)
Motor Driven Voltage 6.5~12v (VIN Power Supply),4.8~35V (External Power Source)
2 way motor drive
Logic supply current Iss 36mA
Motor Driven current Io 2A
Maximum power consumption 25WT=75
Up to 2A current each way
Pin 4,5,6,7 are used to drive two DC motor
Support PWM speed control
Support PLL advance speed control
Size: 55x55mm
8
2.2.4
Motor DC Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari suatu sistem ke sistem yang lain, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi lain. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi juga sekaligus proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah. (Zuhal, 1991). Motor DC mempunyai rotor (bagian yang bergerak) magnet permanen,dan stator (bagian mantap) yang berupa koil atau gulungan kawat tembaga, dimana setiap ujungnya tersambung dengan komutator. Komutator ini dihubungkan dengan kutub positif (+) dan kutup negatif (-) dari catu daya melalui sikat-sikat. Apabila komutator ini dihubungkan dengan suatu sumber tegangan contohnya baterai maka arus listrik dari kutub positif akan masuk melalui komutator, kemudian berjalan mengikuti gulungan kawat sebelumnya, akhirnya masuk ke kutub negatif dari baterai. Mengalirnya arus pada kumparan menyebabkan terbangkitnya medan elektromagnetik pada kumparan sehingga terjadi gaya tolak menolak antara magnet permanen pada motor dengan medan magnet pada kumparan motor sehingga motor berputar. Karena putaran motor, arus listrik didalam kawat akan berjalan bolak-balik, karena jalannya sesuai dengan medan magnet, maka rotor akan selalu berputar terus menerus selama arus listrik tetap mengalir di dalam kawat.
9
Gambar 2.5 Motor DC
2.3
Sistem Pengendali Jarak Jauh (Remote Control) Pengendali jarak jauh atau biasa disebut remote control merupakan sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mesin dari jarak jauh. Remote control biasanya berupa benda kecil nirkabel yang dipegang dalam tangan dengan sederetan tombol untuk menyesuaikan berbagai setting. Pengendali gerbang di sini saya menggunakan smartphone sebagai remote control.
Smartphone harus diinstal
aplikasi yang dapat
mengendalikan perintah ke arduino melalui bluetooth. Untuk membuat aplikasi berbasis android saya menggunakan App Inventor karena cara nya sangat mudah serta tidak rumit.
2.3.1
Smartphone Smartphone (telepon cerdas) adalah telepon genggam yang
mempunyai kemampuan tingkat tinggi, kadang-kadang dengan fungsi menyerupai komputer. Belum ada standar pabrik yang menentukan arti telepon cerdas. Bagi beberapa orang, telepon pintar merupakan telepon yang bekerja menggunakan seluruh perangkat lunak sistem operasi yang menyediakan hubungan standar dan mendasar bagi pengembang aplikasi. Bagi yang lainnya, telepon cerdas hanyalah merupakan sebuah telepon yang menyajikan fitur canggih seperti surat elektronik, internet dan kemampuan membaca buku elektronik. Dengan kata lain, telepon cerdas merupakan komputer kecil yang mempunyai kemampuan sebuah telepon.
10
Gambar 2.6 Smartphone
2.3.2
App Inventor App Inventor adalah sebuah aplikasi web open-source asli yang disediakan oleh Google dan sekarang dikelola oleh Massachusetts
Institute
of
Technology
(MIT).
Hal
ini
memungkinkan pendatang baru dalam pemrograman komputer untuk membuat aplikasi perangkat lunak berbasis Android.
Gambar 2.7 App Inventor
Pada lingkungan kerja App Inventor ini terdapat beberapa komponen yang terdiri dari :
11
1. Komponen Desainer Komponen desainer berjalan pada browser yang digunakan untuk memilih komponen yang dibutuhkan dan mengatur property-nya. Pada komponen desainer sendiri terdapat 5 bagian, yaitu palette, viewer, component, media dan properties.
Palette
: list komponen yang bisa digunakan
Viewer
: untuk menempatkan komponen dan
mengaturnya sesuai tampilan yang diinginkan
Component
: tempat list komponen yang dipakai pada
project kita
Media
: mengambil media audio atau gambar untuk
project kita
Properties
: mengatur properties komponen yang
digunakan, seperti width, height, name, dll 2. Block Editor Block Editor berjalan di luar browser dan digunakan untuk membuat dan mengatur behaviour dari komponen-komponen yang kita pilih dari komponen desainer. Karena block editor ini berbasis java, maka komputer kita harus terinstal java terlebih dahulu untuk mengeksekusi block editor ini. Contoh tampilan Block Editor terlihat seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.8 Block Editor
12
3. Emulator Emulator digunakan untuk menjalankan dan mencoba project yang telah kita buat. Jadi sebelum kita mengunduh aplikasi tersebut untuk diinstal di smartphone, kita dapat mencoba hasil dari aplikasi tersebut terlebih dahulu.
Gambar 2.9 Emulator
BAB III PERANCANGAN SOFTWARE DAN ALAT 3.1
Perancangan Alat Pada bagian ini penulis menjelaskan bagaimana merancang alat dari miniatur pintu gerbang berbasis arduino. Pintu akan dijalankan oleh motor servo, dan sebagai pembatas gerak dari motor akan diberikan switch limiter. Untuk miniatur, pintu gerbang dibuat dari bahan acrylic karena lebih mudah ditemukan dan mudah untuk dibentuk sesuai dengan keinginan. Berikut alat dan bahan yang diperlukan dalam membuat alat simulasi pintu gerbang berbasis arduino : 1. Arduino Uno R3 2. Modul Bluetooth HC-06 3. Driver motor L298n 4. Motor servo 5. Kabel Jumper 6. Roda 7. Acrylic
Power Supply
SmartPhone
HC-06
Arduino Uno
Motor DC
Limit Switch
Gambar 3.1 Diagram Blok Pengendali Pintu Gerbang
Desain diagram blok pengendali pintu gerbang ini menjelaskan bagaimana proses kerja pengendali pintu gerbang. Smartphone disini digunakan
untuk
mengirimkan
13
perintah
membuka
dan
menutup
14
gerbang yang kemudian dikirim melalui bluetooth ke modul bluetooth HC-06 yang dikoneksikan ke mikrokontroler Arduino Uno. Dengan program yang sudah ada pada mikrokontroler maka akan mengatur bagaimana limit switch dan motor DC bekerja.
3.1.1
Mikrokontroler Arduino Uno Modul mikrokontroler Arduino Uno berfungsi sebagai pemrosesan sistem pengendali motor servo dan koneksi melalui bluetooth. Bahasa pemrograman pada software yang dikirim dari smartphone
melalui
bluetooth
akan
diterjemahkan
oleh
mikrokontroler arduino Uno dan menghasilkan output berupa gerakan pada motor servo yang akan menggerakkan gerbang. Prinsip
kerja
mikrokontroler
Arduino
Uno
yaitu
menggunakan fasilitas input/output yang merupakan fungsi untuk dapat menerima sinyal masukan (input) dan memberikan sinyal keluaran (output). Sinyal input maupun output adalah berupa data digital 1 (high, mewakili tegangan 5 volt) dan 0 (low, mewakili tegangan 0 volt). Modul Arduino Uno ini memiliki beberapa pin yang terdiri dari input/output digital dan analog. Dalam perancangan ini diperlukan pin untuk koneksi modul bluetooth HC-06 yaitu pin 0 (RX) yaitu input dari koneksi bluetooth.
Gambar 3.2 Pin Modul Arduino Uno
15
3.1.2
Rangkaian Alat Pada Tugas Akhir ini akan dibuat miniatur pengendali gerbang
yang
dalam
pemrosesannya
dikendalikan
oleh
mikrokontroler Arduino Uno. Koneksi pengendali yaitu berupa modul bluetooth HC-06 yang dikoneksikan pada pin TX dan RX pada Arduino Uno. HC-06 ini akan mendapat perintah dari smartphone yang sudah terinstal aplikasi android pengendali gerbang. Dalam penggerakkan gerbang diperlukan motor servo yang di koneksikan ke modul Arduino Uno melalui shield L298n. Untuk membatasi gerakkan motor servo dipasang dua buah limiter switch.
3.2
Perancangan Software Pada tugas akhir ini penulis membuat sistem pengendali pintu gerbang yang dikontrol melalui smartphone berbasis android. Agar smartphone dapat memberi perintah/masukkan ke mikrokontroler arduino, harus dibuat aplikasi yang dapat menjalankan perintah berupa angka/huruf yang di transfer melalui jalur bluetooth. Dalam pembuatan aplikasi berbasis android ini, penulis menggunakan App Inventor. App Inventor merupakan sebuah aplikasi web open-source asli yang disediakan oleh Google dan sekarang dikelola oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dalam pembuat aplikasi android dengan App Inventor terdapat tiga langkah yaitu : 1. Menginstal aplikasi Java pada komputer 2. Membuat desain aplikasi android dengan komponen desainer yang ada pada App Inventor 3. Membuat perintah pada block editor dengan mengatur komponen-komponen yang kita pilih dari komponen desainer
16
3.2.1
Flow Chart Program Pengendali
SmartPhone
Press “Open Gate”
Press “Close Gate”
Send Character “1”
Send Character “2”
Motor Right
Motor Left
Limiter 1 On
Limiter 2 On
Motor Off
Motor Off
Gambar 3.3 Flow Chart Program
Dari flow chart di atas dijelaskan bahwa program ini mempunyai dua perintah yaitu buka dan tutup gerbang. Masing – masing perintah dikirim berupa karakter melalui bluetooth menuju mikrokontroler arduino yang kemudian akan diterjemahkan lagi menjadi beberapa perintah yang mengatur motor DC dan Limiter. Software yang dibuat disini mempunyai dua tombol perintah yaitu “Open Gate” yang akan mengirim karakter berupa angka “1” dan tombol perintah “Close Gate” yang akan mengirim karakter berupa angka “2”. Karakter yang dikirim akan diterjemahkan di dalam program arduino pada mikrokontroler.
17
3.2.2
App Inventor dan Java App Inventor adalah aplikasi berbasis java, oleh karena itu
harus dipastikan komputer telah terinstal java. Langkah pertama yaitu buka web browser dan masuk ke www.java.com lalu klik free java download. Setelah itu ikuti petunjuk sampai proses instalasi berhasil.
Gambar 3.4 Halaman web Java
Setelah java berhasil diinstal, lalu masuk ke browser dan ketik beta.appinventor.mit.edu untuk memulai App Inventor. Sebelum masuk ke halaman komponen desain, kita diharuskan login menggunakan akun google. Berikut komponen desain yang digunakan untuk membuat aplikasi pengendali gerbang melalui bluetooth beserta fungsinya :
1. Image1
: Memberikan gambar pada bidang desain
2. Label1
: Memberikan Label
3. Label2
: Memberikan Label
4. Label3
: Memberikan Label
5. ListPicker1 : Menampilkan List perangkat bluetooth yang tersedia
18
6. Button1
: Membuat tombol
7. Button2
: Membuat tombol
8. Button3
: Membuat tombol
9. BluetoothClient1
: Mengaktifkan bluetooth
10. Clock1
: timer yang mengatur koneksi
bluetooth 11. SpeechRecognizer1: Perintah berbasis suara
Gambar 3.5 Komponen Desain
Desain yang dibuat di atas ditujukan agar dalam penggunaannya terasa lebih mudah.
3.2.3
Block Editor Setelah membuat desain aplikasi, berikutnya adalah
mengatur fungsi dari tiap komponen dengan membuka Block Editor. Dengan block editor ini aplikasi ditujukan agar dapat mengirim pesan dari tombol menjadi perintah berupa angka/huruf yang akan diterima oleh arduino melalui modul Bluetooth. Berikut aturan fungsi tiap komponen : 1. Menghubungkan
smartphone
Bluetooth arduino 2. Mengatur perintah tiap tombol
dengan
perangkat
19
3. Mengatur perintah suara
Gambar 3.6 Block editor koneksi Bluetooth Berikut komponen yang terkait pada block editor dalam perintah untuk koneksi Bluetooth : 1. ListPicker1 2. Clock1 3. Label1 4. Bluetoothclient1 Berikut cara kerja pada bagian koneksi Bluetooth : 1. Sebelum terkoneksi dengan perangkat Bluetooth lain, teks pada Label1 bertuliskan “Not Connected” berwarna merah. 2. Setelah tombol ListPicker1 yang bertuliskan “Choose device to connect to” di tekan, kita akan dibawa pada list dimana perangkat Bluetooth lain tersedia. 3. Setelah koneksi BluetoothClient1 berhasil, maka Clock1 akan
mengubah
Label1
menjadi
bertuliskan
“Connected” berwarna hijau. Langkah berikut adalah mengatur block editor di bagian tombol. Berikut komponen yang ada pada block editor bagian fungsi tombol :
20
1. Button1 2. Button2 3. Button3 4. SpeechRecognizer1 Berikut cara kerja komponen pada bagian tombol : 1. Begitu button1 dipanggil maka akan dikirim karakter “1” melalui bluetooth. 2. Begitu button2 dipanggil maka akan dikirim karakter “2” melalui bluetooth. 3. Apabila button3 ditekan, maka akan mengeluarkan perintah suara.
Gambar 3.7 Block Editor Fungsi Tombol
3.2.4
Instal Software Pada Smartphone Setelah software selesai dibuat, langkah selanjutnya yaitu
mengemas software dalam bentuk APK. Setelah file dikemas dalam bentuk APK, lalu file tersebut di pindahkan ke memori smartphone. Gambar berikut menunjukkan tampilan software yang telah diinstal pada Smartphone S3 Mini.
21
Gambar 3.8 Tampilan pada smartphone
Proses instalasi dilakukan seperti menginstal file APK biasanya pada smartphone berbasis android.
BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
4.1
Tujuan Setelah perancangan software dan alat, tahap selanjutnya yaitu pengujian, tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kinerja dari alat pengendali pintu gerbang jarak jauh ini. Pengujian dilakukan dengan beberapa variasi jarak yang berbeda untuk mengetahui seberapa jauh bluetooth dapat berhubungan dan mampu membawa perintah dari smartphone ke mikrokontroler. Pada saat yang bersamaan pengukuran waktu eksekusi dilakukan dengan menggunakan stopwatch. Sebelum dilakukan pengujian miniatur gerbang, akan dilakukan pengujian beberapa modul dan pengujian pada kemampuan koneksi bluetooth serta software yang telah dibuat.
4.2
Pengujian Modul Arduino Uno Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah modul Arduino dapat bekerja dengan baik. Pengujian dilakukan dengan menghidupkan lampu LED pada pin – pin Arduino yang digunakan.
Gambar 4.1 Pengujian Modul Arduino Uno
Berdasarkan pengujian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa modul Arduino Uno dalam keadaan baik dan dapat berfungsi dengan baik.
22
23
4.3
Pengujian Software Percobaan dilakukan menggunakan arduino yang dihubungkan lampu LED pada pin 2. Berikut rancangan hardware pada arduino : 1. Modul Bluetooth HC-06 “Tx” dihubungkan dengan pin “Rx” pada arduino. 2. Modul Bluetooth HC-06 “VCC” dihubungkan dengan pin “5V” pada arduino. 3. Modul Bluetooth HC-06 “Ground” dihubungkan dengan pin “Gnd” pada arduino. 4. Lampu LED kutub positif “+” dihubungkan dengan pin 2 pada arduino. 5. Lampu LED kutub negatif “-“ dihubungkan dengan resistor 100 Ohm lalu resistor dihubungkan ke pin “Gnd” pada arduino.
Gambar 4.2 Wiring Diagram Arduino
Berikut source code yang diupload ke mikrokontroller arduino serta keterangannya :
24
1. Kode “case 1” menunjukkan perintah yang dilakukan setelah mendapatkan kode karakter “1” dari smartphone melalui Bluetooth. Kode ini membuat lampu LED pada pin 2 mendapat tegangan lalu menyala. 2. Kode “case 2” menunjukkan perintah yang dilakukan setelah mendapatkan kode karakter “2” dari smartphone melalui Bluetooth. Kode ini membuat lampu LED pada pin 2 tidak mendapat tegangan dan LED dalam kondisi mati.
Gambar 4.3 Source Code Arduino Part 1
25
Gambar 4.4 Source Code Arduino Part 2
Setelah proses perancangan hardware dan program pada arduino, langkah berikutnya adalah melakukan percobaan. Pertamatama aktifkan koneksi Bluetooth pada smartphone, buka aplikasi yang telah dibuat pada smartphone,
lalu tekan tombol “Choose
device to connect to”, setelah itu akan ada pilihan beberapa perangkat Bluetooth yang sedang aktif. Pilih perangkat “HC-06” lalu masukkan kata kunci “1234”. Setelah koneksi berhasil dilakukan pengujian dengan menekan tombol “Gate Open” hasilnya lampu LED menyala. Berikutnya dengan menekan tombol “Gate Close” hasilnya lampu LED mati. Dengan percobaan itu dapat dikatakan software android yang dibuat telah berfungsi sempurna.
26
Gambar 4.5 Pengujian software
4.4
Pengujian Miniatur Gerbang Untuk mengetahui kinerja alat, akan dilakukan beberapa pengujian jarak transmisi. Dengan pengujian itu akan diketahui seberapa jauh bluetooth dapat berhubungan dan mampu membawa perintah dari smartphone ke mikrokontroler yang nantinya akan mengendalikan miniatur gerbang. Pada saat yang bersamaan, pengukuran waktu eksekusi dilakukan dengan menggunakan stopwatch.
Tabel 4.1 Pengujian Jarak Transmisi
Jarak
Hasil
Waktu Eksekusi (detik)
1 meter
Lancar menerima perintah
1
2 meter
Lancar menerima perintah
1
3 meter
Lancar menerima perintah
1
4 meter
Lancar menerima perintah
1
5 meter
Lancar menerima perintah
1
6 meter
Lancar menerima perintah
1
7 meter
Lancar menerima perintah
1
8 meter
Lancar menerima perintah
3
9 meter
Koneksi terputus
-
27
Berikut adalah pengujian listing program yang berfungsi untuk mengetahui kinerja dari minatur pengendali pintu gerbang.
Tabel 4.2 Pengujian Listing Program
Input
Output
Tekan
Kode
Motor
Tombol
Karakter
Servo
Open
1
Berlawanan
Gate Close Gate
Limiter 1
Hasil Limiter 2
Pintu gerbang
Close
Open
Terbuka
Open
Close
Tertutup
jarum jam 2
Searah jarum jam
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap miniatur pengendali pintu gerbang berbasis Arduino Uno
ini dapat
disimpulkan sebagai berikut : 1. Modul Arduino Uno yang digunakan sebagai pemroses data dinilai sangat tepat karena penggunaannya yang mudah dan juga harganya yang terjangkau. Banyaknya modul pendukung membuat Arduino Uno menjadi pilihan tepat untuk membuat suatu alat berbasis analog dan digital. 2. Modul bluetooth HC-06 dapat berfungsi dengan baik setelah melakukan pengujian dengan respon lampu LED dan proses pengendali pintu. 3. Proses pengendali dipengarui oleh benda – benda disekitar, apabila ruangan terdapat banyak benda, maka koneksi akan sedikit terganggu. 4. Modul servo Shield L2986n dapat bekerja dengan baik. Putaran pada motor servo dapat diatur arah dan kecepatannya. 5. Merealisasikan pembuatan software pengendali miniatur pintu gerbang dengan menggunakan app inventor berbasis koneksi bluetooth dan sudah diinstal pada smartphone. Semua program tersebut sudah dapat berfungsi dengan baik. 6. proses kerja miniatur pengendali pintu gerbang berfungsi dengan baik. Dapat membuka dan menutup dengan kendali dari smartphone.
28
29
5.2
Saran Adapun saran yang dapat diberikan agar alat ini dapat bekerja lebih baik adalah sebagai berikut : 1. Jarak konektivitas bluetooth terlalu pendek. Oleh karena itu disarankan menggunakan konektivitas lain yang lebih luas jangkauannya seperti wifi atau melalu koneksi internet. Dengan begitu pengendalian dapat dilakukan dengan jarak yang lebih jauh. 2. Sistem pengamanan
kurang
memadai,
disarankan
agar
menambahkan pengaman berupa kunci selenoid dan alarm pada saat pintu gerbang dirusak oleh orang lain. 3. Karena ini adalah miniatur, maka untuk merealisasikannya menjadi pengendali pintu gerbang sungguhan diperlukan pengaman terhadap arus balik yang ditimbulkan oleh motor apabila pintu gerbang terlalu berat untuk didorong oleh motor. Pengaman tersebut dapat berupa dioda yang mana fungsi dioda sebagai penyearah dan dapat menahan arus balik yang akan merusak Arduino.
30
DAFTAR PUSTAKA
1. Agfianto.2012.Arduino. Diambil pada tanggal 2 Juli 2014 dari http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2010/08/arduino-duemilanovedengan-atmega-328/ 2. Kadir, Abdul. 2013. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino. Yogyakarta : C.V Andi Offset 3. Kerimil. 2013. Using android mobile to control arduino. Diambil pada tanggal 5 mei 2014 dari http://forum.arduino.cc/index.php?topic=148853 4. Wikipedia. 2014. Google App Inventor. Diambil pada tanggal 2 Agustus dari http://id.wikipedia.org/wiki/Google_App_Inventor 5. Zelectro.2013. Connection Shield Motor to Arduino. Diambil pada tanggal 5 Juli 2014 dari http://zelectro.com.ua/motor_shield_l298n_arduino
