10

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem

keamanan kompleks perumahan one gate system dengan aplikasi monitoring dan sensor

pendeteksi gerakan. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara

keseluruhan, yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.

Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem

elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler Arduino sebagai

pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta

penjelasan mengenai keterkaitan sensor untuk memenuhi spesifikasi tampilan aplikasi

monitoring yang ada (Tampilan indikator penerobosan rumah dan tampilan gambar dari

kamera monitoring).

Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat

lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari

sensor, serta perancangan aplikasi monitoring yang terdapat pada komputer.

3.1. Gambaran Alat

Sistem yang dirancang oleh penulis adalah prototype sistem keamanan pada

sebuah kompleks perumahan one gate system yang menggunakan sebuah komputer

sebagai user interface untuk aplikasi monitoring nya. Sistem ini memiliki 3 bagian

utama yaitu bagian sensor pada tiap rumah untuk mendeteksi penerobos, bagian

monitoring yang berfungsi sebagai pusat monitoring pada pos keamanan, bagian battery

back up yang berfungsi untuk sumber daya listrik cadangan jika terjadi mati listrik.

Bagian sensor terpasang pada setiap rumah dan digunakan untuk mendeteksi

penerobos. Sensor yang digunakan pada sistem ini menggunakan tiga sensor, yaitu

sensor IR (Passive Infrared), PIR (Passive Infrared Receiver) dan RFID (Radio

Frequency Identification) untuk setiap rumah. Sensor IR dipasang di dekat pintu rumah

dan sensor PIR dipasang di ruang tengah pada bagian dalam rumah untuk mendeteksi

jika ada orang yang mencoba menerobos rumah tanpa terlebih dahulu mematikan fungsi

alarm dengan cara menempelkan RFID tag ke RFID reader. RFID reader dipasang

pada bagian teras rumah berfungsi untuk mematikan fungsi alarm saat pemilik ingin

11

memasuki rumah. Semua sensor dan buzzer terhubung dengan Arduino Uno pada

masing masing rumah.

Jika terdeteksi ada penerobos maka sistem akan menyalakan buzzer pada rumah

dan mengirimkan data peringatan ke Arduino Mega yang terdapat pada pos petugas

keamanan. Ketika penghuni sedang berada di dalam rumah dan fungsi alarm sedang

mati, terdapat saklar didalam rumah yang berfungsi untuk menyalakan buzzer pada

rumah jika terjadi hal hal yang tidak diinginkan. Saat pemilik ingin meninggalkan

rumah dalam keadaan kosong, maka pemilik harus mengaktifkan kembali fungsi alarm

dengan cara menempelkan kembali RFID tag ke RFID reader. Selain tag RFID milik

penghuni, terdapat juga RFID tag master milik kepala petugas keamanan yang

berfungsi untuk mematikan buzzer pada rumah jika pelaku tindak penerobosan sudah

diamankan sedangkan penghuni sedang tidak berada dirumah.

Bagian monitoring terdiri dari Arduino Mega 2560, modul GSM Sim800L,

kamera monitoring dan aplikasi monitoring. Arduino Mega 2560 dan kamera

monitoring terhubung dengan komputer di pos petugas keamanan yang berfungsi

sebagai pusat monitoring pada sistem keamanan. Arduino Mega 2560 akan menerima

data peringatan dari Arduino Uno pada rumah yang mengalami tindak penerobosan.

Arduino Mega 2560 akan mengolah data peringatan tersebut dengan memberi perintah

kepada modul GSM Sim800L untuk mengirimkan sms ke nomor handphone pemilik

rumah yang diterobos dan menampilkan indikator rumah yang diterobos melalui

aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan.

Aplikasi monitoring dibuat menggunakan aplikasi visual basic. Aplikasi

monitoring berfungsi untuk menampilkan dan merekam hasil gambar dari kamera

monitoring yang dipasang di dalam kompek perumahan, menampilkan indikator

keamanan rumah, dan membuat sebuah data log jika terdapat RFID tag master yang

digunakan untuk mematikan fungsi alarm pada rumah. Data log ini bertujuan untuk

mencatat setiap kali RFID tag master dipakai sehingga tidak dapat disalahgunakan.

Bagian battery back up bekerja sebagai sumber listrik cadangan sehingga sistem

tetap dapat menyala saat terjadi mati listrik. Battery back up menggunakan power bank

dengan kapasitas 10.000 mAh. Arduino Uno pada setiap rumah menggunakan power

supply switching sebagai sumber listrik, namun juga terhubung dengan powerbank.

12

Power supply switching dan powerbank terhubung dengan relay sebelum terhubung

dengan Arduino Uno. Relay berfungsi untuk memindahkan sumber listrik secara

otomatis dari power supply switching menjadi powerbank jika terjadi pemadaman listrik

yang mengakibatkan power supply switching berhenti bekerja. Relay juga akan

memindahkan sumber listrik kembali ke power supply switching jika power supply

switching sudah menyala kembali. Sedangkan Arduino Mega 2560 mendapatkan

sumber listrik dari komputer pos petugas keamanan yang berupa laptop yang memiliki

battery, sehingga tetap dapat menyala saat terjadi pemadaman listrik.

Rancangan kompleks perumahan yang direalisasikan hanya memiliki 2 rumah,

akan tetapi terdapat dipswitch 8 saklar yang terhubung dengan Arduino Mega 2560 pada

pos petugas keamanan sehingga sistem dapat melakukan simulasi hingga 16 rumah

penghuni. Ketika saklar nomor 1 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan

menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 1 dan

rumah nomor 2. Saat saklar nomor 2 pada dipswitch diaktifkan, maka sistem akan

menjadikan rumah pada rancangan maket perumahan menjadi rumah nomor 3 dan

rumah nomor 4. Begitu seterusnya hingga saklar dipswitch nomor 8 ditekan maka

rumah pada rancangan maket akan menjadi rumah nomor 15 dan rumah nomor 16.

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem.

13

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras pada rancangan skripsi ini meliputi rancangan maket

perumahan dan perangkat elektronik. Rancangan maket perumahan memiliki dimensi

ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm. Rancangan maket perumahan ini digunakan

untuk simulasi kondisi pada kompleks perumahan one gate system yang sesungguhnya.

Rancangan maket ini ditunjang dengan perangkat elektronik yang digunakan untuk

penunjang perancangan. Adapun perangkat yang digunakan yaitu :

Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560.

Board mikrokontroler jenis Arduino Uno

Modul sensor IR, PIR, dan RFID reader.

Dipswitch 8 saklar, saklar tekan, modul GSM SIM800L, dan buzzer.

Power supply switching 5v, relay 5v, dan powerbank 1000mAH.

Gambar 3.2.1. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Depan.

14

Gambar 3.2.2. Gambar Sketsa Rancangan Maket Perumahan Tampak Atas.

Gambar 3.2.3. Realisasi Perangkat Keras Maket Perumahan.

15

Keterangan gambar : Ukuran maket perumahan :

1. Rumah penghuni nomor 1.

2. Sensor IR pada pintu rumah 1. Panjang = 50 cm

3. Sensor PIR di dalam rumah 1. Lebar = 50 cm

4. RFID pada teras rumah 1.

5. Rumah penghuni nomor 2.

6. Sensor IR pada pintu rumah 2.

7. Sensor PIR di dalam rumah 2.

8. RFID pada teras rumah 2.

9. Pagar kompleks perumahan

10. Pos petugas keamanan.

11. Gerbang utama kompleks.

12. Buzzer rumah 1

13. Buzzer rumah 2

14. Kamera monitoring

3.3. Perancangan Elektronika

Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai

dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan skripsi ini

terdiri dari bagian utama sebagai berikut :

Board mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 yang terhubung dengan

dipswitch,modul GSM SIM800L, dan buzzer.

Board mikrokontroler jenis Arduino Uno yang terhubung dengan modul sensor

IR, PIR, RFID reader,saklar tekan, dan buzzer.

Relay 5V yang terhubung dengan power supply switching 5V dan powerbank

10000mAh sebagai battery back up.

16

3.3.1. Arduino Mega 2560 sebagai pusat monitoring sistem

Pengendali utama pada skripsi ini menggunakan board Arduino Mega 2560

sebagai pusat monitoring sistem dan Arduino Uno sebagai pengirim informasi data dari

setiap rumah. Sebagai pusat monitoring sistem, tugas mikrokontroler Arduino Mega 2560

antara lain :

1. Melakukan komunikasi dengan komputer menggunakan komunikasi serial.

2. Mengolah data yang didapat dari Arduino Uno yang berupa hasil pembacaan

sensor PIR, IR, dan RFID reader.

3. Membaca inputan dari dipswitch sebagai penentu nomor rumah yang ingin di

monitoring.

4. Mengirim data-data dari Arduino Uno yang telah diolah kepada komputer

untuk diolah oleh aplikasi monitoring.

5. Mengirimkan perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan

SMS ke nomor penghuni rumah jika menerima data bahwa terjadi tindak

penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno.

6. Menyalakan buzzer pada pos petugas keamanan jika menerima data bahwa

terjadi tindak penerobosan yang dikirimkan oleh Arduino Uno

17

Tabel 3.3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan

Nama Port Fungsi

PORT 2 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 1

PORT 3 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 2

PORT 4 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 3

PORT 5 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 4

PORT 6 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 5

PORT 7 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 6

PORT 8 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 7

PORT 9 Terhubung dengan keluaran data dari saklar dipswitch nomor 8

PORT 13 Terhubung dengan input vcc pada buzzer

PORT 51 Terhubung dengan pin RX dari modul GSM SIM800L

PORT 53 Terhubung dengan pin TX dari modul GSM SIM800L

PORT POWER 5V Terhubung dengan input vcc pada dipswitch dan input vcc pada

Modul GSM Sim800L

PORT GND Terhubung dengan pin GND pada modul GSM SIM 800L

dan pin GND pada dipswitch

PORT TX 1 Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 1

PORT RX 1 Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 1

PORT TX 2 Terhubung dengan PORT RX Arduino Uno 2

PORT RX 2 Terhubung dengan PORT TX Arduino Uno 2

Gambar 3.3.1.1. Skema Arduino Mega 2560 dengan modul GSM SIM800L

18

Gambar 3.3.1.2. Skema Arduino Mega 2560 dengan dipswitch, buzzer, dan Arduino Uno

3.3.2 Arduino Uno sebagai pengirim data monitoring

Skripsi ini membutuhkan Arduino Uno sebagai pembaca data hasil keluaran dari

sensor IR, PIR, RFID reader dan saklar pada masing-masing rumah. Sensor IR dan PIR

yang mendeteksi gerakan dari penerobos akan menghasilkan sinyal HIGH yang kemudian

diterima oleh Arduino Uno melalui PORT. Keluaran dari saklar saat kondisi ON juga akan

menghasilkan sinyal HIGH dan akan diterima oleh PORT Arduino Uno.

Sensor RFID reader akan mendeteksi jika terdapat RFID tag dan membaca data

yang terdapat didalamnya untuk kemudian membandingkannya dengan RFID tag penghuni

rumah. Jika sesuai dengan RFID tag milik penghuni rumah atau RFID tag master milik

kepala petugas keamanan, maka Arduino Uno akan menonaktifkan fungsi alarm dan

menyalakan led indikator untuk menyatakan bahwa fungsi alarm sedang OFF, sehingga

penghuni dapat memasuki rumah tanpa terdeteksi sebagai penerobos. Setiap rumah memiliki

masing-masing 1 Arduino Uno dan 1 modul sensor IR, PIR, dan RFID reader. Berikut

skema konfigurasi pin antara modul sensor dengan Arduino Uno pada tiap rumah :

19

Tabel 3.3.2. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Uno yang digunakan

Nama Port Fungsi

PORT 2 Terhubung dengan keluaran data dari sensor IR

PORT 3 Terhubung dengan keluaran data dari sensor PIR

PORT 4 Terhubung dengan pin vcc dari led indikator

PORT 5 Terhubung dengan pin vcc dari buzzer

PORT 8 Terhubung dengan pin OUT dari saklar tekan

PORT 9 Terhubung dengan pin RST dari RFID reader

PORT 10 Terhubung dengan pin SDA dari RFID reader

PORT 11 Terhubung dengan pin MOSI dari RFID reader

PORT 12 Terhubung dengan pin MISO dari RFID reader

PORT 13 Terhubung dengan pin SCK dari RFID reader

PORT POWER 3,3V Terhubung dengan pin vcc dari RFID reader

PORT POWER 5V Terhubung dengan pin vcc dari IR, PIR, saklar tekan

PORT GND Terhubung dengan pin GND dari sensor IR, PIR, RFID, led

indikator, dan buzzer

PORT TX 1 Terhubung dengan PORT RX pada Arduino Mega 2560

PORT RX 1 Terhubung dengan PORT TX pada Arduino Mega 2560

Gambar 3.3.2.1. Skema Arduino Uno dengan sensor IR dan PIR.

20

Gambar 3.3.2.2. Skema Arduino Uno dengan sensor RFID reader.

Gambar 3.3.2.3. Skema Arduino Uno dengan saklar tekan, buzzer, dan led indikator.

3.3.3. Relay sebagai penghubung sumber listrik

Pada perancangan ini menggunakan relay sebagai saklar yang menghubungkan

keluaran dari power supply switching dan keluaran dari powerbank untuk menghidupkan

Arduino Uno pada tiap rumah. Relay yang digunakan sendiri merupakan relay 5V, yang

berarti relay aktif apabila mendapat tegangan DC sebesar 5V dari power supply switching

5V. Dengan kata lain jika relay mendapat input tegangan dari power supply switching 5V,

maka Arduino Uno akan mendapatkan sumber listrik dari power supply switching

Saat terjadi pemadaman listrik dan power supply switching berhenti bekerja,

maka relay akan mati. Relay dalam kondisi mati tersebut akan mengalirkan sumber listrik

dari powerbank yang berfungsi sebagai battery back up. Ketika listrik sudah menyala

kembali dan power supply switching sudah kembali hidup, maka relay kembali ON dan

Arduino Uno akan dinyalakan dengan sumber listrik dari power supply switching.

21

Gambar 3.3.3. Skema Relay yang Digunakan.

3.4. Perancangan Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang

digunakan pada skripsi ini. Yang pertama akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler

Arduino Mega 2560 yang bekerja sebagai pusat monitoring sistem yang melakukan

komunikasi dengan Arduino Uno dan aplikasi monitoring pada komputer pos petugas

keamanan. Yang kedua akan dibahas perangkat lunak pada mikrokontroler Arduino Uno

yang bekerja sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah dan melakukan

komunikasi dengan Arduino Mega 2560. Yang ketiga akan dibahas perancangan sistem

aplikasi monitoring pada komputer pos petugas keamanan yang digunakan untuk

menampilkan data monitoring kompleks perumahan dan gambar dari kamera monitoring.

3.4.1 Program Mikrokontroler Arduino Mega 2560

Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560

yang digunakan sebagai pusat monitoring data pada pos petugas keamanan. Program dimulai

dari menunggu inputan data dari dipswitch. Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan

dari saklar pada dipswitch sebagai nomor rumah yang akan di monitoring. Kemudian

Arduino Mega 2560 akan menerima data monitoring sensor dari Arduino Uno pada setiap

rumah.

Setelah itu Arduino Mega 2560 akan mengirim data inputan nomor rumah dari

dipswitch dan data hasil monitoring dari Arduino Uno kepada aplikasi monitoring pada

komputer pos petugas keamanan. Jika terjadi tindak penerobosan pada salah satu rumah,

maka Arduino Mega 2560 akan menyalakan buzzer pos petugas keamanan dan mengirimkan

perintah kepada modul GSM SIM800L untuk mengirimkan info melalui SMS bahwa telah

terjadi tindak penerobosan kepada nomor handphone pemilik rumah yang dimaksud. Berikut

adalah diagram alir program mikrokontroler Arduino Mega 2560 pada sistem yang dibuat :

22

Gambar 3.4.1. Diagram Alir Program pada Arduino Mega 2560 sebagai Pusat Monitoring

3.4.2. Program Mikrokontroler Arduino Uno

Perancangan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler Arduino Uno yang

digunakan sebagai sebagai pengolah data dari sensor pada masing-masing rumah. Program

dimulai dari mengaktifkan sensor IR, PIR, dan RFID. Pada saat ini fungsi alarm sudah ON.

Setelah itu Arduino Mega 2560 akan menunggu inputan RFID tag pada RFID reader.

Jika RFID tag sesuai dengan RFID tag milik penghuni atau sesuai dengan RFID

tag master milik kepala petugas keamanan, Arduino Uno akan mematikan fungsi sensor dan

menyalakan led indikator (fungsi alarm OFF). Saat fungsi alarm OFF, jika Arduino Uno

mendeteksi terdapat inputan dari saklar tekan maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer.

23

Ketika terdapat input RFID tag yang sesuai dengan milik penghuni atau sesuai dengan milik

kepala petugas keamanan maka Arduino Uno akan menyalakan kembali fungsi sensor

(fungsi alarm ON). Ketika sensor mendeteksi penerobos pada saat fungsi alarm sedang ON,

maka Arduino Uno akan menyalakan buzzer dan mengirimkan data peringatan kepada

Arduino Mega 2560.

Gambar 3.4.2. Diagram Alir Program pada Arduino Uno sebagai Pengirim Data dari

Setiap Rumah.

3.4.3. Aplikasi Monitoring pada Komputer Pos Petugas Keamanan

Aplikasi monitoring ini dikendalikan oleh komputer melalui komunikasi serial

dengan Arduino Mega 2560. Aplikasi monitoring ini merupakan aplikasi windows. Aplikasi

ini digunakan untuk membaca inputan data dari Arduino Mega 2560, menampilkan data

monitoring rumah dan menampilkan gambar dari kamera monitoring.

Pertama, aplikasi monitoring akan melakukan cek data nomor rumah dari

Arduino Mega 2560. Jika terdapat input data, aplikasi akan menampilkan indikator

monitoring rumah serta memulai perekaman video dengan format MPEG. Jika aplikasi

24

monitoring menerima input data peringatan tindak penerobosan dari Arduino Mega 2560,

maka aplikasi akan menampilkan indikator peringatan pada rumah tersebut. Berikut adalah

diagram alir program windows yang dibuat :

Gambar 3.4.3.1 Diagram Alir Program Aplikasi Monitoring

Program aplikasi monitoring ini dibuat dengan menggunakan program Visual

Studio. Aplikasi monitoring dimulai dengan window yang menampilkan hasil gambar dari

kamera monitoring dan indikator saat kondisi rumah aman. Terdapat 16 indikator rumah

agar dapat dilakukan simulasi hingga 16 rumah penghuni. Tombol reset digunakan untuk

mengembalikan tampilan aplikasi monitoring menjadi seperti semula saat kondisi semua

rumah aman.

25

Gambar 3.4.3.2 Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Kondisi Aman.

Pada awalnya semua indikator rumah tersebut berwarna hijau. Jika terjadi tindak

penerobosan pada sebuah rumah, maka indikator rumah pada aplikasi monitoring pada

rumah tersebut akan berubah menjadi merah. Sebagai contoh, ketika terjadi penerobosan

pada rumah nomor 1 maka tampilan indikator monitoring rumah 1 akan menjadi seperti

berikut ini :

Gambar 3.4.3.3. Tampilan Jendela Aplikasi Monitoring Saat Terjadi Penerobosan

Pada Rumah Nomor 1.