DASAR TEORI

Home Automation System (HAS)Home Automation System atau untuk selanjutnya disingkat dengan HAS ini adalah salah satu pengembangan di dunia sistem otomasi yang mengintegrasikan semua device yang ada di rumah sehingga mampu dikontrol sesuai dengan keinginan (Dennis, 2013). HAS ini bukan menjadi sesuatu yang baru bagi dunia elektronika. Gagasan ini menggabungkan antara sistem mekanik, sipil, dan elektronika. Sistem Home Automation ini diciptakan dengan berbagai tujuan, Diantaranya adalah untuk memberikan kemudahan bagi penghuni rumah. Hal ini yang menjadi pemikiran dasar para pencetusnya. Hal yang menarik dari kemudahan yang ditawarkan dalam sebuah HAS adalah sistem kontrol dan monitor yang unik. Seisi rumah dapat dikontrol dengan otomatis. Penghuni rumah juga dapat memantau kondisi rumah melalui kamera CCTV.Tujuan kedua adalah untuk menjalankan fungsi keamanan secara otomatis tanpa campur tangan manusia. HAS didesain agar dapat menjalankan fungsi keamanan. Melalui fasilitas automatic door lock, alarm pencuri, dan alarm kebakaran, penghuni rumah tidak perlu mengkhawatirkan sesuatu buruk yang bakal terjadi. Tujuan yang ketiga ialah manajemen energi. Aspek inilah yang menjadi trend masa kini. Energi listrik akan sangat mahal seiring dengan habisnya minyak bumi. Maka dari itu, HAS memiliki peranan penting untuk mengatur tingkat kepentingan pengeluaran daya yang ada di rumah. Jika lupa mematikan AC atau lampu, maka penghuni rumah tidak perlu khawatir. Secara otomatis perangkat elektronik tersebut akan mati beberapa menit setelah tidak ada orang di ruangan tersebut. Beberapa aspek itulah yang menjadi tujuan dibuatnya HAS.

Arduino Mega 2560Arduino Mega 2560 merupakan salah satu board mikrokontroler produk dari Arduino, yang berbasiskan ATmega1280. Board ini adalah salah satu board mikrokontroler yang terbesar yang dimiliki oleh Arduino. Keunggulan dari Arduino Mega 2560 ini adalah memiliki jumlah input dan output atau I/O yang cukup banyak dibandingkan dengan board mikrokontroler produk Arduino lainnya. Adapun karakteristik lengkap dari Arduino Mega 2560 yang mencakup I/O, memori, tegangan kerja, dan clock speed adalah sebagai berikut (Arduino, 2014):Mikrokontroler : ATmega1280Tegangan kerja : 5 VTegangan Input : 7 12 V (min max : 6 20 V)Digital I/O : 54 pin (14 pin dengan fungsi 8-bit PWM output)Logic Low : 0 V , 40mALogic High : 5 V , 40 mAAnalog Input : 16 pin (10-bit data process)Eksternal Interrupt: 6 pinInterrupt 0 pin 2Interrupt 1 pin 3Interrupt 2 pin 21Interrupt 3 pin 20Interrupt 4 pin 19Interrupt 5 pin 18Flash Memory : 128 KB (4 KB digunakan untuk bootloader)EEPROM : 4 KBSRAM : 8 KBClock Speed: 16 MHz

Gambar 2.1 Arduino Mega 2560Sumber: http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega

Di dalam board Arduino Mega 2560 ini juga terdapat berbagai piranti tambahan seperti tombol reset, USB port, display LED, dan 4 buah UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Tombol reset difungsikan untuk me-reset program. USB port berfungsi untuk memberikan kemudahan untuk meng-upload program ke Arduino Mega 2560, dan juga dapat digunakan untuk menampilkan data yang diproses oleh I/O Arduino untuk ditampilkan pada Serial Monitor, serta memberikan tegangan input untuk menjalankan Arduino itu sendiri. Display LED hanya sebagai piranti pendukung yang dapat digunakan untuk debugger program, sarana pembelajaran, dan lain-lain. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) terpasang dalam bentuk pin Tx dan Rx pada board Arduino Mega 2560. UART merupakan salah satu fasilitas yang disediakan oleh Arduino untuk berkomunikasi dengan device lainnya, contohnya dengan komputer, atau dengan sesama board Arduino (Arduino, 2014). Arduino Mega 2560 ini dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino yang disediakan di website resmi Arduino (http://www.arduino.cc), yang sifatnya open source. Arduino Mega 2560 ini juga dapat dihubungkan dengan device lainnya seperti Shield. Shield merupakan modul tambahan yang dapat menjalankan fungsi tertentu seperti, Wifi Shield, modul Bluetooth, Motor Shield, dan masih banyak lagi contoh Shield lainnya yang disediakan oleh Arduino. Arduino Mega ini juga memiliki proteksi tambahan terhadap gejala over-current dan short-circuit, karena telah dilengkapi fuse yang sudah terpasang pada board. Apabila terdapat arus yang lebih dari 500 mA masuk ke dalam rangkaian, maka fuse akan otomatis memutuskan koneksi.

Arduino Pro-MiniArduino Pro-Mini adalah salah satu board mikrokontroler terkecil yang dimiliki oleh Arduino yang berbasiskan ATmega168. Karena desainnya yang minimalis, Arduino jenis ini sangat cocok digunakan untuk sistem yang berdimensi kecil atau yang tidak memerlukan banyak input dan output. Board Arduino ini memiliki I/O yang relatif sedikit dibandingkan dengan Arduino jenis lainnya. Adapun karakteristik lengkap dari Arduino Pro-Mini adalah sebagai berikut (Arduino, 2014):Mikrokontroler : ATmega168Dimensi: 0.7" x 1.3"Tegangan kerja : 3.3 V atau 5 V (tergantung model)Tegangan Input : 3.35 12 V (untuk model 3.3 V) 5 12 V (untuk model 5 V)Digital I/O : 14 pin (6 pin dengan fungsi 8-bit PWM output)Logic Low : 0 V , 40mALogic High : 5 V , 40 mAAnalog Input : 8 pin (10-bit data process)Eksternal Interrupt: 2 pinInterrupt 0 pin 2Interrupt 1 pin 3Flash Memory : 16 KB (2 KB digunakan untuk bootloader)EEPROM : 512 BytesSRAM : 1 KBClock Speed: 8 MHz (untuk model 3.3 V) 16 MHz (untuk model 5 V)

Gambar 2.2 Arduino Pro-MiniSumber: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardProMini

Di dalam board Arduino Pro-Mini ini juga terdapat berbagai piranti tambahan seperti tombol reset, display LED, dan 1 buah UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Tombol reset difungsikan untuk me-reset program. Display LED hanya sebagai piranti pendukung yang dapat digunakan untuk debugger program, sarana pembelajaran, dan lain-lain. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) terpasang dalam bentuk pin Tx (pin 1) dan Rx (pin 0) pada board Arduino Pro-Mini. UART merupakan salah satu fasilitas yang disediakan oleh Arduino untuk berkomunikasi dengan device lainnya, contohnya dengan komputer, atau dengan sesama board Arduino (Arduino, 2014).. Arduino Pro-Mini ini memiliki dimensi yang cukup kecil yakni sekitar 0.7" x 1.3". Karena desainnya yang minimalis inilah yang menyebabkan, Arduino jenis ini tidak dilengkapi dengan USB Port. Sehingga, fungsi upload program dan data logging ke Serial Monitor harus dilakukan dengan cara lain, yakni dengan menggunakan bantuan piranti tambahan. Salah satu contohnya yakni menggunakan SparkFun FTDI Basic Breakout Board. Pemasangannya dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 SparkFun FTDI Basic Breakout BoardSumber: http://arduino.cc/en/Guide/ArduinoProMini

Arduino Pro-Mini ini dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino yang disediakan di website resmi Arduino (http://www.arduino.cc), yang sifatnya open source. Arduino Pro-Mini ini juga dapat dihubungkan dengan berbagai modul tambahan Shield. Arduino Pro-Mini ini tidak memiliki proteksi terhadap gejala over-current dan short-circuit. Oleh karena itu, jika terdapat arus yang melebihi 500 mA masuk ke dalam rangkaian, kemungkinan besar komponen di dalamnya akan rusak.

Modul Bluetooth HC-05HC-05 adalah sebuah modul bluetooth yang berbasis SPP (Serial Port Protocol) dan memiliki desain yang minimalis. Konfigurasi pin dari modul Bluetooth HC-05 dapat dilihat pada Gambar 2.4.

KEY5VGNDTXRXSTATUS

Gambar 2.4 Pin Configuration HC-05Sumber: http://cdn.instructables.com/FSK/AI30/HMMFE6UO/FSKAI30HMMFE6UO.LARGE.jpg

Modul ini menyediakan fasilitas komunikasi Bluetooth V2.0 + EDR (Enhanced Data Rate) 3 Mbps dan dimodulasikan dengan radio transceiver dengan baseband 2.4 GHz. Berikut adalah spesifikasi lengkap dari modul Bluetooth HC-05 (ITeadStudio, 2010):Dimensi 12.7mm x 27mmSensitivitas hingga -80dBmTransmit power hingga +4dBmTegangan kerja 1.8 3.6 VAuto-pairing dengan PINCODE:0000 sebagai default-nyaAuto-reconnect dalam 30 menit ketika terputus dari koneksi jika terlalu jauh dari jangkauanDevice akan terputus dari koneksi jika diberikan rising pulse pada PIO0.Default Baud rate: 38400Supported baud rate: 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800.Data bits: 8Stop bit: 1Parity: No parity

Sensor CahayaSensor cahaya merupakan sebuah rangkaian elektronika yang mampu mendeteksi adanya perubahan intesitas cahaya dalam jangkauan tertentu. Salah satu komponen elektronika yang dapat digunakan untuk sensor cahaya adalah Light Dependent Resistor (LDR), seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. Resistansi dari LDR akan berubah seiring dengan adanya perubahan terhadap intensitas cahaya yang ditangkap oleh LDR tersebut. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima maka resistansi dari LDR tersebut akan mengecil. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil intensitas cahaya yang diterima maka resistansinya akan membesar. Resistansi dari LDR memiliki orde Mega-Ohm (M).

Gambar 2.5 Light Dependent Resistor (LDR)Sumber: (Robotic Academy, 2009)

Sensor cahaya juga dapat dibuat dari sebuah komponen yang disebut photodiode, dapat dilihat pada gambar 2.6. Cara kerja photodiode hampir sama dengan LDR, hanya saja komponen ini mengubah intensitas yang diterima menjadi arus listrik. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima, maka arus yang dihasilkan juga akan besar. Dan juga sebaliknya, apabila intensitas cahaya yang diterima kecil, maka arus yang dihasilkan juga kecil.

Gambar 2.6 PhotodiodeSumber: (Hamamatsu Photonics K.K., 2014)

Sensor GerakSensor gerak merupakan sebuah rangkaian elektronika yang mampu mendeteksi adanya gerakan dalam jangkauan tertentu. Salah satu komponen elektronika yang dapat diaplikasikan sebagai sensor gerak adalah Passive Infrared Sensor adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mendeteksi motion atau gerakan dengan menangkap sinyal thermal dari makhluk hidup. HC-SR501 seperti yang terlihat pada gambar 2.7, adalah sensor yang berbasiskan teknologi infrared. Memiliki sensitivitas dan kehandalan yang cukup tinggi dan memiliki tegangan kerja yang cukup rendah. Sensor ini sangat mudah digunakan, dan biasanya diaplikasikan untuk bermacam-macam fungsi auto-sensing pada sebuah electrical equipment. Contohnya yakni digunakan pada sistem penerangan ruangan, atau sistem alarm. Berikut adalah spesifikasi lengkap yang dimiliki oleh HC-SR501:Tegangan kerja : 5 20 VArus input : 65 mATTL output : 3.3 V (H), 0 V (L)Delay time : Adjustable (0.3 5 min)Lock time : 0.2 detikTemperatur kerja : -15 sampai +70 CSensing Range :