sistem monitoring suara pada ruangan bayi...

1

SISTEM MONITORING SUARA PADA RUANGAN BAYI BERBASISMIKROKONTROLER ARDUINO NANO ATMEGA328

TUGAS AKHIR

NUR AMIMAH ARIFNIM: 140309253593

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

ii


TUGAS AKHIR

NUR AMIMAH ARIFNIM: 140309253593

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

iii

LEMBAR PENGESAHAN


Disusun Oleh:

NUR AMIMAH ARIF

NIM: 140309253593

Pembimbing I Pembimbing II

Nurwahidah Jamal, S.T., M.T Ramli, S.E., M.MNIP. 196905222007012024 NIP. 196512312007011627

Penguji I Penguji II

Maria Ulfah, S.T., M.T Andi Sri Irtawaty, S.T., M.EngNIP. 198107182014042001 NIK. 19810718.201.404.2001

Mengetahui,Ketua Jurusan Teknik Elektronika

Drs. Suhaedi, M.T.NIP. 196101211985031011

iv

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Nur Amimah Arif

Tempat/ Tgl Lahir : Balikpapan, 03 November 1995

NIM : 140309253593

Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “SISTEM MONITORING SUARA PADARUANGAN BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO NANO ATMEGA328” adalahbukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalamkutipan yang kami sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak

benar kami bersedia mendapat sanksi akademis.

Balikpapan, 07 Juli 2017

Mahasiswa,

NUR AMIMAH ARIFNIM. 140309253593

vi

Tugas akhir ini kupersembahkan kepadaAyahanda dan Ibunda Tercinta

Bapak Arifuddin Kadir dan Ibu Asmaul HusnaSeseorang yang kucintai

Rahmat Mahmud, S.pdSaudara-saudaraku yang kusayangi

Muhammad Yusuf ArifGhazali Arif

Mujahidin ArifFatahillah Arif

Muhammad Ajeril ArifNur Rahmah Arif

Andy Putri Humairah ArifAndy Fadhil Mubarak Arif

Dan seluruh Keluarga Besar 3TE3 2014 POLTEKBA

vii

ABSTRACT

The development of time dan technology cause the rise of innovation that can help to makehuman activity easy specially parent to controlling and keep their baby safe.

With implementation system monitoring voice at baby room that based Arduino NanoATmega328 Microcontroller that have function to detect the noise. The data from sensor voiceprocessed by 2 ADC pin. If the voice passed the limitation of determained, Arduino give anintruction to SIM800L to send signal by SMS for 1 time. If there is no respond in 10 second thenArduino will send the signal by calling continously. During the SMS and Call Processing,indicator LED will light. If there is respond from the noise, the system can be reset or turn off.

Key Word: Arduino Nano ATmega328, Voice sensor

viii

ABSTRAK

Perkambangan zaman dan teknologi menyebabkan munculnya sebuah inovasi yang dapatmembantu memudahkan aktivitas manusia terutama untuk orang tua dalam melakukanpengontrolan dan penjagaan anak bayi mereka.

Dengan menerapkan system monitoring suara pada ruangan bayi yang berbasismikrokontroler Arduino Nano ATmega328 yang berfungsi untuk mendeteksi suara kebisingan .Data dari sensor suara tersebut diolah oleh Arduino melalui pin 2 ADC. Apabila suara melewatiambang batas yang telah ditentukan, Arduino memberikan instruksi kepada SIM800L untukmengirimkan isyarat melalui SMS sebanyak satu kali. apabila dalam waktu 10 detik lanjutnya tidakada respon maka Arduino mengirimkan isyarat melalui Telefon dengan melakukan panggilansecara terus menerus. Selama proses SMS atau Telefon sedang berlangsung, led indikator akanmenyala. Apabila telah ada respon dari suara kebisingan tersebut, system dapat di reset ataudimatikan.

Kata kunci: Mikrokontroler Arduino Nano ATmega328, Sensor Suara

ix

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, kasih

sayang serta kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul

“Sistem Monitoring Suara pada Ruangan Bayi Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano

ATmega328”

Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah

memberi semangat, membimbing serta membantu penulis baik dari segi materi maupun non

materi. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Bapak Ramli, S.E., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Balikpapan yang juga selaku

Dosen Pembimbing II dalam menyelesaikan laporan tugas akhir penulis.

2. Bapak Drs. Suhaedi, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika yang telah

memberikan semangat dalam menyelesaikan laporan tugas akhir sehingga dapat tersusun

tepat pada waktunya.

3. Ibu Nurwahidah Jamal, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu

dan meluangkan waktunya untuk penulis dalam upaya menyelesaikan tugas akhir dari tahap

awal sampai selesai.

4. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Politeknik Negeri Balikpapan yang telah memberi begitu banyak

ilmu pengetahuan kepada penulis sehingga kelak bisa dimanfaatkan sesuai pada bidangnya.

5. Ayahanda, ibunda, Beloved husband dan saudara-saudara penulis yang telah memberian

dukungan terbaiknya.

6. Teman-teman pencari ilmu seperjuangan di kampus Politeknik Negeri Balikapapan,

terkhusus teman-teman Teknik Elektronika Telekomunikasi Angkatan 2014 yang saling

memberi semangat tanpa bosan-bosannya.

Semoga segala bantuan, dukungan dan bimbingan yang tidak ternilai besarnya dapat menjadi

pahala amal jariyah dan hanya Allah SWT yang mampu membalasnya.

Penulis penyadari bahwa masih terdapat kekurangan yang mendasar dalam penyusunan laporan

tugas akhir ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan pembaca untuk memberikan saran serta

x

kritik yang dapat membangun penulis. Kritik konstruktif dari pembaca sangat penulis harapkan

untuk perbaikan-perbaikan selanjutnya. Terimakasih

Balikpapan, 07 Juli 2017

Penulis

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL……………………………………………………………………… ii

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………………….iii

SURAT PENYATAAN……………………………………………………………………iv

LEMBAR PERSEMBAHAN……………………………………………………………..v

ABSTRAKSI……………………………………………………………………………….vi

KATA PENGANTAR……………………………………………………………………..viii

DAFTAR ISI……………………………………………………………………………….x

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………………xii

DAFTAR TABEL………………………………………………………………………….xiii

DAFTAR SINGKATAN…………………………………………………………………...xiv

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………………………………………………..1

1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………………………….1

1.3 Batasan Masalah…………………………………………………………………………1

1.4 Tujuan Perancangan……………………………………………………………………..2

1.5 Manfaat Perancangan……………………………………………………………………2

BAB II. LANDASAN TEORI

2.1 Arduino………………………………………………………………………………….3

2.2 Arduino Nano………………………………………………………………...................4

2.3 Arduino IDE…………………………………………………………………………….5

2.4 Sensor Suara…………………………………………………………………………….5

2.5 Buck Converter………………………………………………………………………….6

2.6 SIM800L………………………………………………………………………………...8

2.7 LED……………………………………………………………………………………...9

2.8 Adaptor………………………………………………………………………………….10

BAB III. PERANCANGAN

3.1 Jenis Penelitian………………………………………………………………………….12

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian…………………………………………………………...12

xii

3.3 Alat dan Bahan yang Digunakan…………………………………………......................12

3.4 Metode Penelitian……………………………………………………………………….13

3.4.1 Proses Perancangan Alat…………………………………………………....................14

3.4.2 Diagram Rancang Alat………………………………………………………………...15

3.5 Rancangan Anggaran Biaya……………………………………………………………..15

BAB IV. IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN

4.1 Langkah – Langkah Pembuatan Alat……………………………………………….........17

4.2 Hasil Uji Coba……………………………………………………....................................18

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan…………………………………………………………………....................20

5.2 Saran……………………………………………………………………………………...20

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Blok Diagram Arduino Board…………………………………………………3

Gambar 2.2 Arduino Nano………………………………………………………………….4

Gambar 2.3 Konfigurasi IC Arduino Nano…………………………………………………5

Gambar 2.4 Konsep Dasar Rangkaian Buck Converter…………………………………….7

Gambar 2.5 Rangkaian Buck Converter LM2674…………………………………………..7

Gambar 2.6 Bentuk dan Simbol LED……………………………………………………….9

Gambar 2.7 Adaptor Power Supply………………………………………………………...11

Gambar 3.1 Diagram Alur Proses Perancangan Alat……………………………………….14

Gambar 3.2 Dagram Rancang Alat…………………………………………………………15

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pin Layout Arduino Nano……………………………………………....................5

Tabel 3.1 Alat dan Bahan………………………………………………………....................12

Tabel 3.2 Rancangan Anggran Biaya (RAB)………………………………………………..15

Tabel 4.1 Hasil Uji Coba…………………………………………………………………….18

xv

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Nama Pemakaian pertama

kali pada halaman

SIM User Identification Modul 2

SMS Short Message Service 2

IDE Intergrated Development Enviroenment 2

AVR Alf Vegard Rics Processor 3

DC Direct Current 4

USB Universal Serial Bus 4

SRAM Static Random Access Memory 4

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory 4

IC Integrated Circuit 5

GND Ground 5

PRW Power 5

ADC Analog Digital Converter 5

VIN Voltage-Input 5

SMSP Switching Mode Power Supply 6

GSM Global System for Mobile Communication 8

GPRS General Packet Radio Service 8

FM Frequency Modulation 8

TX Transmitter 8

RX Receiver 8

LED Light Emmiting Diode 9

1

BAB I

LATAR BELAKANG

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan terus berkembangnya teknologi khususnya teknologi digital menyebabkan

lahirnya inovasi baru yang bertujuan untuk mempermudah segala bentuk aktivitas manusia.

Penyebab munculnya inovasi juga dikarenakan banyaknya orang tua yang merasa repot untuk

menjaga dan mengontrol anak bayinya, disamping itu juga semakin berkembangnya jumlah

pengguna telepon genggam atau smartphone di kalangan pengguna teknologi.

Konsep system monitoring suara pada ruangan bayi berbasis mikrokontroler Arduino Nano

ATmega328 merupakan sebuah ide dan langkah baru yang cukup sederhana untuk

mempermudah proses kontroling atau penjagaan orang tua terhadap bayi yang dimiliki. Dengan

alat control yang diletakkan di ruangan bayi yang mampu mengirim notifikasi kepada orang tua

hanya dengan mengirim pesan singkat atau panggilan telepon apabila bayi mulai menangis.

Dari penjelasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa dengan menerapkan system

monitoring suara pada ruangan bayi akan sangat membantu orang tua dalam melakukan

penjagaan terhadap bayi dengan cara yang sangat mudah dan sederhana. Dan dengan itu, maka

penulis menggangkat sebuah judul dan juga merancang sebuah alat yaitu “SISTEM

MONITORING SUARA PADA RUANGAN BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO NANO ATMEGA328”

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah “ Bagaimana membuat, menguji dan

menerapkan sytem monitoring suara pada ruangan bayi yang berbasis mikrokontroler Arduino

Nano ATmega328”.

1.3 Batasan Masalah

Agar lebih focus dan mencapai tujuan yang diinginkan, pembahasan ini dibatasi pada hal-

hal berikut:

1. Bagaimana cara merancang alat system monitoring suara pada ruangan bayi berbasis

mikrokontroler Arduino Nano ATmega328.

2. Bagaimana cara kerja system monitoring suara pada ruangan bayi berbasis mikrokontroler

Arduino Nano ATmega328

1

2

3. Alat ini tidak bisa bekerja sesuai dengan fungsinya apabila User salah memasukkan posisi

kartu perdana (SIM).

4. Alat ini tidak bisa melakukan SMS atau Panggilan Telefon apabila pulsa prabayar tidak

mencukupi.

5. Alat ini tidak bisa mengirim notifikasi apabila tidak memiliki sinyal.

6. Alat ini hanya dapat digunakan untuk hubungan point to point.

7. Aplikasi pemrograman yang digunakan adalah Arduino IDE.

1.4 Tujuan Perancangan

Penerapan system monitoring suara pada ruangan bayi berbasis mikrokontroler Arduino

Nano ATmega328 sebagai alat control orang tua untuk anak bayi yang dimiliki dengan system

notifikasi SMS dan juga panggilan telepon sebagai pengingatnya.

1.5 Manfaat Perancangan

1. Untuk mempermudah orang tua dalam melakukan proses monitoring pada ruangan bayi

dengan alat yang sederhana dan murah.

2. Sebagai pembelajaran serta nahan kajian untuk pengembangan system monitoring suara

yang berbasis mikrokontroler Arduino Nano ATmega328.

3

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Arduino

Arduino adalah platform pembuatan prototype yang bersifat open-source hardware yang

berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan.

Arduino juga merupakan sebuah mikrokontroler yang mudah digunakan, karena

menggunakan bahasa pemrograman basic yang menggunakan bahasa C. Arduino

memiliki procesor yang besar dan memori yang dapat menampung cukup banyak.

Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan

objek atau lingkungan yang interaktif.

Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Platfrom Arduino terdiri dari

Arduino board, shield, Bahasa pemrograman Arduino, dan Arduino development environment.

Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8

berikut turunannya. Blok diagram Arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat

pada gambar 2.1.

Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas Arduino board untuk menambah

kemampuan dari Arduino board. Dan bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa

pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada

Arduino board.

Gambar 2.1 Blok Diagram Arduino Board

Sumber: https://widuri.raharja.info/index.php/Backup_andri

3

4

2.2 Arduino Nano

Arduino Nano adalah sebuah rangkaian modul yang berbentuk kecil dan lengkap. Dengan

menggunakan ATmega328 sebagai prosesornya. Arduino Nano memiliki fungsi yang kurang

lebih sama dengan Arduino Duemilanove, namun dalam kemasan yang berbeda. Arduino Nano

diproduksi oleh Gravitech.

Gambar 2.2 Arduino Nano

Sumber: http://family-cybercode.blogspot.co.id/2016/01/mengenal-arduino-nano.html

Suplai tenaga Arduino Nano menggunakan kabel Jack DC mini-B USB, 6-20V untuk

unregulated external power supply (pin 30), atau 5V untuk regulated external power supply

(pin 27). Jika terdapat dau sumber power, maka secara otomatis, sumber yang tegangannya

paling tinggi akan dipilih sebagai sumber utama.

ATmega328 memiliki 32 KB, (2 KB digunakan untuk bootloader). Dan memiliki memori

2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.

Setiap 14 pin dari Arduino Nano dapat digunakan sebagai masukan dan luaran,

menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut

beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus

maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50

kOhm.

Arduino Nano memiliki 8 input analog, tiap input menyediakan 10 bit resolusi (dengan

1024 nilai yang berbeda). Pada asalnya 8 input tersebut dapat mengukur tegangan dari ground

hingga 5 volt, namun range tegangan tersebut dapat diubah menggunakan fungsi

analogReference(). Pin analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital.

3

5

Konfigurasi IC untuk Arduino Nano dapat dilihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Konfigurasi IC Arduino Nano

sumber: http://family-cybercode.blogspot.co.id/2016/01/mengenal-arduino-nano.html

Tabel 2.1 Pin Layout Arduino Nano

No. Pin Nama Tipe Keterangan

1-2, 5-16 D0-D13 I/O Digital input/output port 0 sampai 13

3, 28 RESET Input Reset (Acive Low)

4, 29 GND PWR Supply ground

17 3V3 Output +3.3V output (dari FTDI)

18 AREF Input ADC Referensi

19-26 A7-A0 Input Analog input Channel 0-7

27 +5V

Output

atau

Input

+5V output (dari on-board regulator) atau +5V

(input dari external power supply)

30 VIN PWR Tegangan supply

Sumber: https://www.Arduino.cc/en/uploads/main/ArduinoNanoManual23.pdf

2.3 Arduino IDE

Arduino Development Environment adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis

dan meng-compile program untuk Arduino. Arduino Development Environment juga digunakan

untuk meng-upload program yang sudah di-compile ke memori program Arduino board.

2.4 Sensor Suara

Sensor suara merupakan sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi

besaran listrik. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang

diterima. Dimana gelombang suara tersebut mengenai membran sensor yang menyebabkan

6

bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil sehingga menghasilkan besaran

listrik.kecepatan bergeraknya kumparan kecil tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang

yang dihasilkan. Salah satu contoh komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah

Condensor Microphone atau Mic.

Condenser Mic bekerja berdasarkan diagfragma atau susunan backplate yang harus tercatu

oleh listrik membentuk sound-sensitive capacitor. Gelombang suara yang masuk ke

microphone akan menggetarkan komponen diagfragma ini. Letak diagfragma ditempatkan di

depan sebuah backplate. Susunan dari elemen ini membentuk sebuah kapasitor yang biasa

disebut juga condenser. Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan maupun

tegangan. Ketika elemen tersebut terisi dengan muatan, medan listrik akan terbentuk diantara

diagfragma dan backplate, yang dimana besarnya itu proporsional terhadap ruang yang

terbentuk diantaranya. Variasi akan lebar space antara diagfragma dengan backplate yang

disebabkan oleh adanya tekanan suara yang mengenai diagfragma. Hal ini akan menghasilkan

sinyal elektrik dari gelombang suara yang masuk ke condenser microphone.

2.5 Buck Converter

Konverter adalah perubah tegangan DC ke tegangan DC lainnya dalam level atau polaritas

yang berbeda. Ketika tegangan DC yang tersedia tidak sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan

oleh suatu perangkat atau rangkaian elektronik, maka digunakanlah konverter. Karena itu

konverter merupakan bentuk power-supply juga.

Buck-converter adalah konverter penurun tegangan khusus yang menerapkan sistem SMPS

(Switching Mode Power Supply). Ia adalah konverter dengan efisiensi yang lebih tinggi jika

dibandingkan dengan power-supply penurun tegangan biasa (sistem linier). Efisiensinya dapat

mencapai lebih dari 90%.

Buck-converter memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi

tinggi dan bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan (sebagaimana layaknya SMPS).

Karena itu di dalam sebuah rangkaian buck-converter selalu terdapat generator sinyal, transistor

penguat, dioda, kondensator dan induktor. Konsep dasar rangkaiannya dapat digambarkan

sebagai berikut :

7

Gambar 2.4 Konsep Dasar Rangkaian Buck Converter

Sumber: http://www.sandielektronik.com/2016/01/buck-converter.htm

Pada masa sekarang ini telah banyak beredar rancangan-rancangan power-supply buck-

converter dalam bentuk IC. Satu di antaranya (sebagai contoh) adalah LM2674 dari National

Semiconductor, rangkaiannya adalah sebagai berikut :

Gambar 2.5 Rangkaian Buck Converter LM2674

Sumber: http://www.sandielektronik.com/2016/01/buck-converter.htm

C1 = 47µF/50V

C2 = 103 (keramik)

C3 = 100µF/16V

L1 = 100µH

IC1 = LM2674-3.3 / LM2674-5 / LM2674-12

D1 = IR 30WQ05F atau dioda schottky 3A/50V

Seri LM2674 menghasilkan tegangan keluaran sebesar (dapat dipilih) 3,3V, 5V, atau 12V

dengan kemampuan arus hingga 500mA. Efisiensinya lebih dari 96%.

Type LM2674-3.3 untuk tegangan keluaran/V+out 3,3V, LM2674-5 untuk tegangan

keluaran 5V dan LM2674-12 untuk tegangan keluaran 12V. Semuanya dengan skema

rangkaian yang sama.

8

Tegangan masukannya bisa bervariasi, antara 8 – 40V dengan catatan bahwa tegangan

masukan harus beberapa Volt lebih tinggi dari tegangan keluaran yang ditetapkan. Apabila

tegangan keluaran yang dikehendaki (misalnya) 12V maka tegangan masukan harus lebih tinggi

dari itu, setidaknya 15V atau di atas itu hingga limit tertinggi 40V.

Tegangan ini diberikan ke pin 7 IC.

Generator sinyal (osilator) internal LM2674 menghasilkan guncangan listrik 260kHz yang

kemudian diberikan kepada gate power-MOSFET yang ada di dalam rangkaian internal IC.

Source power-MOSFET berada pada pin 8 (Vsw) yang disambungkan ke induktor L1 pada

rangkaian eksternalnya.

Saluran FB berada pada pin 4 untuk mengontrol level tegangan keluaran. Adapun CB (pin

1) adalah pin untuk kondensator bootstrap. Kondensator ini diperlukan untuk memperbaiki

penguatan.

Pada LM2674 digunakan transistor power-MOSFET di dalam rangkaian internalnya dan

dioda schottky D1 pada rangkaian eksternalnya, ini dimaksudkan untuk memaksimalkan kinerja

buck converter. Power-MOSFET bekerja sebagai “switch” yang lebih sempurna ketika ON

(menghantar), sedangkan dioda schottky mempunyai tegangan maju yang nyaris nol Volt

sehingga meminimalisir tegangan hilang ketika dioda itu menghantar.

2.6 SIM800L

SIM800L adalah salah satu module GSM/ GPRS Serial yang dapat digunakan bersama

Arduino/AVR. Berfungsi untuk mengirim sms, calling, transfer data melalui GPRS dan fungsi

DTMF. SIM800L support Quad-band 850/900/1800/1900MHz. dilengkapi juga dengan fungsi

Bluetooth, FM & Embedded AT

Dimensions: 4 cm x 2.5 cm

Control: via AT commands

Supply voltage : 5V

SIM_TXD <—> RX Arduino / MCU

SIM_RXD <–> TX Arduino / MCU

GND <–> GND Arduino / MCU

SIM_TXD, SIM_RXD : TTL Level, jadi bisa langsung dihubungkan dengan RX, TX dari

Arduino.

Konsumsi daya rendah dan ukuran yang kecil namun reliable menjadikan SIM800L sangat

cocok untuk keperluan aplikasi yang berkaitan dengan SMS, GPRS dan DTMF.

9

2.7 LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang

dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan

keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang

dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED

juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita

jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan

dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED

tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam

menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya

kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu

tube.

Gambar 2.6 Bentuk dan Simbol LED

Sumber: http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction

P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk

menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga

menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau

bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type

material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang

bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan

photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

Teknologi LED memiliki berbagai kelebihan seperti tidak menimbulkan panas, tahan lama,

tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang

10

kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang

memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini

beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.

1. Lampu Penerangan Rumah

2. Lampu Penerangan Jalan

3. Papan Iklan (Advertising)

4. Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor)

5. Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior

6. Lampu Indikator

7. Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)

2.8 Adaptor

Adaptor adalah sebuah rangkaian elektronika yang bekerja dengan mengubah tegangan AC

yang tinggi menjadi DC yang rendah. Adaptor bisa dikatakan sebagai pengganti baterai/aki.

Jadi dengan adanya alat ini rangkaian elektronik yang membutuhkan catu daya baterai dapat

diganti dengan adaptor.

Selain sebagai pengganti baterai, adaptor juga banyak digunakan sebagai pencatu daya atau

power supply dan charger baterai.oleh sebab itu alat ini sangat penting dalam dunia elektronika.

Sebab jika alat ini tidak ada, maka listrik dirumah hanya akan digunakan untuk menyalakan

lampu dan peralatan listrik lainnya.

Secara umum macam-macam adaptor meliputi:

1. Adaptor DC converter, merupakan jenis adaptor yang bekerja dengan merubah tegangan DC

yang besar menjadi tegangan DC yang kecil. Contohnya tegangan 12v menjadi 6v.

2. Adaptor step up dan step down, merupakan jenis adaptor yang bekerja dengan merubah

tegangan AC yang kecil menjadi tegangan AC yang besar. Contohnya tegangan 110v

menjadi 220v.

3. Adaptor step down merupakan jenis adaptor yang bekerja dengan merubah tegangan AC

yang besar menjadi tegangan AC yang kecil, contohnya tegangan 220v menjadi 110v.

4. Adaptor inverter, merupakan jenis adaptor yang berkeja merubah tegangan DC yang kecil

menajdi tegangan AC yang besar, contohnya tegangan 12v DC menjadi 220 AC.

5. Adaptor power supply merupakan jenis adaptor yang bekerja dengan merubah tegangan AC

yang besar menjadi tegangan DC yang kecil, contohnya tegangan 220v AC menjadi 6v, 9v,

atau 12v DC.

11

Berikut ini adalah jenis adaptor power supply

Gambar 2.7 Adaptor Power Supply

Sumber: http://www.masputz.com/2015/08/pengertian-adaptor-fungsi-dan-jenis.html

12

BAB III

PERANCANGAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini adalah perancangan dan pembuatan perangkat system monitoring suara

pada ruangan bayi berbasis mikrokontroller Arduino Nano ATmega328 yang akan

menghasilkan output berupa notifikasi SMS dan panggilan telefon apabila perangkat detector

berhasil mendeteksi suara.

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Tempat penelitian dilaksanakan di Politeknik Negeri Balikpapan, Jl. Soekarno Hatta Km.8,

Balikpapan Utara.

Waktu penelitian dimulai dari bulan Juni 2017 sampai bulan Juli 2017

3.3 Alat dan Bahan yang Digunakan

Perancangan dan pembuatan perangkat “System Monitoring Suara pada Ruangan Bayi

Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano ATmega328”, memerlukan peralatan dan bahan sebagai

berikut:

Tabel 3.1 Daftar Alat dan Bahan

No Nama Bahan Fungsi

1 Microphone sound sensor module Untuk mendeteksi suara

2 Adaptor 9V 2A Untuk memberi daya ke perangkat

3 Arduino Nano 3.0 ATmega328 Sebagai otak system

4 CH340G Solder + kabel USB Sebagai penghubung/ konektor

5LM2596 Adjustable DC-DC Step

Down ModuleUntuk merubah tegangan

6 Push Button Sebagai tombol reset

7 LED Indikator Sebagai indicator

8 Saklar Untuk meng-On dan OFF perangkat

9Kabel jumper 20 pin 20 cm Male-

maleUntuk menghubungkan antar komponen

10SIM800L Quad Bank GPRS GSM

module microSim cardSebagai media komunikasi via GSM

12

13

11Kabel jumper 20 pin 20 cm Male-

FemaleUntuk menghubungkan antar komponen

12Kabel jumper 20 pin 20 cm

Female-MaleUntuk menghubungkan antar komponen

13 Pin header Male Sebagai Socket Penghubung

14 Pin header female Sebagai Socket Penghubung

15 Mika akrilik super white 3mm Sebagai maket Prototype

16Kotak box casing hitam 11.5cm x

6.5cm x 3cm (TDD38)Sebagai tempat meletakkan module

17 USB jack DCUntuk menghubungkan alat dengan

laptop

18 Lem perekatUntuk merekatkan komponen dan

casing

19 Sekrup Sebagai media perekat

20 Pulsa Sebagai satuan biaya untuk komunikasi

21 PCB Lubang 7*9 Sebagai tempat komponen

22 Laptop Untuk membuat program Arduino

23 Handphone Sebagai display output

Sumber: Penulis

3.4 Metode Penelitian

Metodologi penelitian memuat pembuatan alat yang tersusun atas beberapa module yang

akan berfungsi sebagai sensor suara dan menghasilkan output notifikasi berupa SMS dan

panggilan telepon pada handphone user. Di metodologi penelitian ini juga memuat diagram

alur proses perancangan alat dan diagram rancang alat.

14

3.4.1 Proses Perancangan Alat

Diagram blok untuk alur penelitian ini adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1 Diagram Alur Proses Perancangan Alat

Sumber: Penulis

15

3.4.2 Diagram Rancang Alat

Diagram rancang alat merupakan gambaran dari rangkain system yang akan dirancang.Setiap diagram mempunyai fungsi masing-masing, seperti yang ditampilkan dibawah ini:

Gambar 3.2 Diagram Rancang Alat

Sumber: Penulis

3.5 Rancangan Anggaran Biaya (RAB)

Dalam melakukan perancangan alat, anggaran biaya yang digunakan adalah sebagai

berikut:

Tabel 3.2 Rancangan Anggran Biaya (RAB)

No Produk/Deskripsi Harga Banyak Jumlah

1. Microphone Sound Sensor Module Rp. 24,300 1 Rp. 24,300

2. Adaptor 9V 2A Rp. 62,000 1 Rp. 62,000

3.Arduino Nano 3.0 ATmega328 CH340G

Solder + Kabel USBRp. 59,900 1 Rp. 59,900

4.LM2596 Adjustable DC-Dc Step Down

ModuleRp. 15,500 1 Rp. 15,500

5.SIM800L Quad Bank GPRS GSM

Module Microsim CardRp. 132,400 1 Rp. 132,400

6. Push Button Rp. 5000 1 Rp. 5000

7. LED indicator Rp. 6000 1 Rp. 6000

16

8. Saklar Rp. 5000 1 Rp. 5000

9. Kabel jumper 20 pin 20 cm Male-male Rp. 13,700 1 Rp. 13,700

10. PCB Lubang 7*9 Rp. 4,700 1 Rp. 4,700

11.Kabel jumper 20 pin 20 cm Male-

FemaleRp. 13,700 1 Rp. 13.700

12.Kabel jumper 20 pin 20 cm Female-

MaleRp. 13.700 1 Rp. 13,700

13. Pin header Male Rp. 2,300 1 Rp. 2,300

14. Pin header female Rp. 2,600 2 Rp. 2,600

15. Mika akrilik super white 3mm Rp.15.000 1 Rp. 15,000

16.Kotak box casing hitam 11.5cm x 6.5cm

x 3cm (TDD38)Rp. 12,900 1 Rp. 12,900

17. USB jack DC Rp. 2,900 1 Rp. 2,900

18. Lem perekat Rp. 5000 1 Rp. 5000

19. Sekrup Rp. 500 4 Rp. 2000

20. Pulsa Rp. 50,000 1 Rp. 50.000

21. Spacer 0.5 cm Rp. 600 8 Rp. 4.800

Total Rp.465.000,00

Sumber: Penulis

17

BAB IV

IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN

Untuk mengetahui apakah system monitoring suara pada ruangan bayi berbasis

mikrokontroler Arduino Nano ATmega328 berjalan dengan baik atau tidak, maka dilakukan

pengujian di setiap aspek sehingga dapat diketahui kinerja alat yang telah dibuat.

Berikut ini adalah alur proses pembuatan “Sistem Monitoring Suara pada Ruangan Bayi

Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano Atmega328”.

4.1 Langkah- Langkah Pembuatan Alat

Berikut ini adalah langkah-langkah pembuatan “Sistem Monitoring Suara pada Ruangan

Bayi Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano Atmega328”, yaitu:

1. Desain

Desain system merupakan langkah awal yang dilakukak dimana pada step ini mengatur

posisi setiap modul termasuk peletakan dan penggunakan kaki atau pin di setiap modul.

2. Testing per modul (GSM modul, led, sensor module, tombol, dan arduino)

1. Masukkan SIM card

2. Hubungkan perangkat dengan power supply

3. Putar suara Bayi

4. Amati lampu indikator pada Modul GSM apakah berkedip dengan cepat (pertanda belum

mendapat sinyal) dan apakah berkedip dengan lambat (pertanda mendapatkan sinyal)

5. Amati lampu Led indicator pada rangkaian jika menyala maka notifikasi SMS dan

panggilan telepon akan muncul pada layar HP

6. Setelah berhasil, tekan tombol reset, sehingga system akan kembali ke pengaturan awal.

3. Pembuatan program

Pembuatan program pada alat ini menggunakan Bahasa program Arduino IDE, di dalam

program dapat di setting untuk pengiriman SMS adalah selama 1 detik dan 10 detik

selanjutnya adalah panggilan telepon sampai tombol reset ditekan.

4. Pembuatan Box

Pada step ini adalah merancang model box untuk meletakkan komponen sehingga terlihat

rapi.

17

18

5. Wiring Elektrik

Pada step ini adalah meletakkan posisi kabel untuk Power, Ground, Tx, dan RX pada setiap

module seperti yang terlihat pada Gambar 3.2 di Bab III.

6. Ujicoba akhir

Step terakhir yang dilakukan adalah menguji system secara keseluruhan sampai

menghasilkan output yang diinginkan. Cara mengujinya yaitu dengan:

- Hubungkan perangkat dengan power supply

- Putar suara Bayi dengan volume yang berbeda

- Amati lampu indikator pada Modul GSM apakah berkedip dengan cepat (pertanda belum

mendapat sinyal) dan apakah berkedip dengan lambat (pertanda mendapatkan sinyal)

- Amati lampu Led indicator pada rangkaian jika menyala maka notifikasi SMS dan

panggilan telepon akan muncul pada layar HP

- Setelah berhasil, tekan tombol reset, sehingga system akan kembali ke pengaturan awal.

- Selanjutnya melakukan uji dengan jarak 5 meter, 10 meter dan 15 meter.

4.2 Hasil Uji coba

Berikut ini adalah tabel hasil dari uji coba

Tabel 4.1 Hasil Uji Coba

No Jarak Volume Suara Delay Keterangan

1 5 Meter

10 25 detik

HP berdering

20 25 detik

30 25 detik

40 13 detik

50 13 detik

60 No delay

70 3 detik

80 3 detik

90 No Delay

100 No Delay

2 10 meter

10 No Delay

HP Berdering

20 No Delay

30 No Delay

40 No Delay

50 2 detik

19

60 No delay

70 1 detik

80 5 detik

90 1 detik

100 1 detik

3 15 Meter

10 20 detik

Hp Berdering

20 20 detik

30 14 detik

40 No Delay

50 No Delay

60 No Delay

70 3 detik

80 No Delay

90 No Delay

100 No Delay

Sumber: Penulis

20

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan, penerapan dan uji coba perangkat Sistem Monitoring

Suara pada Ruangan Bayi Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano ATmega328, maka dapat

disimpulkan bahwa:

1. jarak tidak mempengaruhi kerja alat ini dikarenakan yang mempengaruhi alat ini

adalah baik buruknya sinyal pada perangkat.

2. Untuk bisa mengirim notifikasi kedua perangkat (alat dan HP) harus sama- sama

memiliki sinyal yang baik.

3. Terjadinya delay dikarenakan alat memperoleh sinyal dengan lambat.

5.2 Saran

1. Dapat mengembangkan Program dan Sensor Suara yang lebih baik.

2. Dapat mengembangkan perangkat dengan design yang lebih menarik.

20

21

DAFTAR PUSTAKA

Andri Backup: Blok Diagram Arduino Nano,

https://www.Arduino.cc/en/uploads/main/ArduinoManual23.pdf

Diakses pada 30 Juni 2017

Media Cyber-Code: Mengenal Arduino Nano, http://family-

cybercode.blogspot.co.id/2016/01/mengenal-arduino-nano.html

Diakses pada 30 Juni 2017

Elektronik Sandi: Buck Converter, http://www.sandielektronik.com/2016/01/buck-

converter.html

Diakses pada 18 Juli 2017

Arduino Belajar: SIM800L, http://www.belajarduino.com/2016/05/sim800l-gsmgprs-module-

to-arduino.html


Elektronika Teknik: LED, http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-

cara-kerja/


Masputz: Adaptor, http://www.masputz.com/2015/08/pengertian-adaptor-fungsi-dan-

jenis.html


LAMPIRAN

A. Listing Program Arduino IDE

#include <MsTimer2.h>

#include <SoftwareSerial.h>

#define SIM800_TX_PIN 2

#define SIM800_RX_PIN 3

#define LAMA_TANGISAN 500 //500ms = 0.5 detik

#define LAMA_TLF 30000 //2000ms = 2 detik

#define LAMA_SMS 10000 //2000ms = 2 detik

#define SMS_MAX 1

#define RESET 0

#define BANYAK_SAMPLE 300

#define TRIG 10

#define RESET_PIN 12

SoftwareSerial gsm(SIM800_TX_PIN, SIM800_RX_PIN); //(X,RX)

int dataSuara [BANYAK_SAMPLE];

int maxAmp, minAmp, hitungSuara, delayTlf = 0, delaySMS = 0;

byte minmax, hitungSMS = 0;

boolean trigSuara = 0;

boolean trigTlf = 0;

boolean tombolReset = 0, onCall = 0, onSMS = 0;

String data;

int ledSystem = 0;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

pinMode(13, OUTPUT);

pinMode(A2, INPUT);

pinMode(RESET_PIN, INPUT_PULLUP);

Serial.begin(9600);

gsm.begin(9600); // the GPRS baud rate

digitalWrite(13, 1);

delay(100);


delay(100);


delay(100);


delay(100);


delay(100);


delay(100);

MsTimer2::set(1, MSTimer2); // 1ms period

MsTimer2::start();

gsmInit();

}

void loop() {

if (!onCall && !onSMS)

{

ambilDataSuara();

cekDataSuara();

tombolReset = digitalRead(RESET_PIN);

if (tombolReset == 0)

{

Serial.println("reset");

reset();

}

}

}

void reset()

{

hitungSuara = RESET;

trigTlf = RESET;

hitungSMS = RESET;

trigSuara = RESET;

}

void MSTimer2() //counter 1ms

{

if (trigSuara == 1)

hitungSuara++;

if (hitungSuara > LAMA_TANGISAN)

{

sms();

hitungSuara = 0;

}

//Serial.println(hitungSuara);

if (onCall == 1)

{

delayTlf++;

hitungSuara = 0;


}

else


if (delayTlf > LAMA_TLF)

{

onCall = 0;

delayTlf = 0;

}

if (onSMS == 1)

{

hitungSuara = 0;

delaySMS++;


}

else


if (delaySMS > LAMA_SMS)

{

onSMS = 0;

delaySMS = 0;

}

}

void sms()

{

onSMS = 1;

if (hitungSMS + 1 > SMS_MAX)

tlf();

if (trigTlf == 0)

{

hitungSMS++; //Set SMS format to ASCII

gsm.write("AT+CMGF=1\r\n");

delay(1000);

//HEADER

gsm.write("AT+CMGS=\"085346414910\"\r\n");

delay(1000);

//ISI

gsm.write("SOUND DETECTED");

delay(1000);

//END

gsm.write((char)26);

delay(1000);

Serial.println("SMS Sent!");

}

hitungSuara = 0;

}

void tlf()

{

trigTlf = 1;

onCall = 1;

gsm.println("ATD085346414910;");

Serial.println("CALLING");

}

void ambilDataSuara() {

maxAmp = 0;

minAmp = 1024;

for (int a = 0; a < BANYAK_SAMPLE; a++)

{

dataSuara[a] = analogRead(A2);

maxAmp = max(dataSuara[a], maxAmp);

minAmp = min(dataSuara[a], minAmp);

}

}

void cekDataSuara()

{

minmax = maxAmp - minAmp;

//Serial.print("minmax: ");

//Serial.println(minmax);

if (minmax > TRIG && trigSuara == 0 ) {

trigSuara = 1;

}

else

trigSuara = 0;

}

void gsmInit() {

gsm.write("AT\r");

delay(100);

gsm.write((char)26);//the ASCII code of the ctrl+z is 26

delay(100);

byte a = 0;

byte b = 0;

while (1)

{

char kata;

if (gsm.available() > 0)

{

Serial.print(gsm.readString());

goto gsmEndsInit;

}

b++;

//Serial.println(b);

if (b == 50)

{

b = 0;

}

}

gsmEndsInit:

Serial.print("\nDone\n");

gsm.write("AT+CMGF=1\r");

delay(200);

gsm.write("AT+CMGL=\"REC UNREAD\"\r"); // to read ALL the SMS in text mode

delay(200);

Serial.println("READY");

}

page

date

DESCRIPTION: electret condenser microphone

1 of 4

06/2008

20050 SW 112th Ave. Tualatin, Oregon 97062 phonephone 503.612.2300 faxfax 503.612.2383

PART NUMBER: CMA-4544PF-W

SPECIFICATIONS

directivity omnidirectional

sensitivity (S) -44 ±2 db f = 1KHz, 1Pa 0dB = 1V/Pa

sensitivity reduction (ΔS-Vs) -3 dB f = 1KHz, 1Pa Vs = 3.0 ~ 2.0 V dc

operating voltage 3 V dc (standard), 10 V dc (max.)

output impedance (Zout) 2.2 KΩ f = 1KHz, 1Pa

operating frequency (f) 20 ~ 20,000 Hz

current consumption (IDSS) 0.5 mA max. Vs = 3.0 V dc RL = 2.2KΩsignal to noise ratio (S/N) 60 dBA f = 1KHz, 1Pa A-weighted

operating temperature -20 ~ +70° C

storage temperature -20 ~ +70° C

dimensions ø9.7 x 4.5 mm

weight 0.80 g max.

material Al

terminal pin type (hand soldering only)

RoHS yes

note: We use the “Pascal (Pa)” indication of sensitivity as per the recomendation of I.E.C. (International

Electrotechnical Commission). The sensitivity of “Pa” will increase 20dB compared to the “ubar”

indication. Example: -60dB (0dB = 1V/ubar) = -40dB (1V/Pa)

APPEARANCE DRAWING

2.54 0.3

terminal 2

terminal 1

9.7

4.5 0.15

0.15

4.5 0.5(2 PLCS)

tolerances not shown: ±0.3mm

page

date


2 of 4

06/2008



MEASUREMENT CIRCUIT

FREQUENCY RESPONSE CURVE

page

date


3 of 4

06/2008



ENVIRONMENT TEST

item test condition

high temp. test After being placed in a chamber at +70°C for

72 hours.

low temp. test After being placed in a chamber at -20°C for

72 hours.

humidity test After being placed in a chamber at +40°C and

90±5% relative humidity for 240 hours.

temp. cycle test The part shall be subjected to 10 cycles. One

cycle will consist of:

evaluation standard

The part will be measured after

being placed at +25°C for 6

hours. After any tests, the

sensitivity should be within ±3dB

compared to the initial

measurement.

MECHANICAL CHARACTERISTICS

item test condition

soldering heat resistance Lead terminals are immersed in solder bath of

270 ±5°C for 2 ±0.5 seconds.

PCB wire pull strength The pull force will be applied to double lead

wire:

Horizontal 4.9N (0.5kg) for 30 seconds

vibration The part will be measured after applying a

vibration amplitude of 1.5 mm with 10 to 55 Hz

band of vibration frequency to each of the

3 perpendicular directions for 2 hours.

drop test The part will be dropped from a height of

1 m onto a 20 mm thick wooden board 3 times

in 3 axes (X, Y, Z) for a total of 9 drops.

evaluation standard

No interference in operation.

No damage or cutting off.

After any tests, the sensitivity

should be within ±3dB compared

to the initial measurement.

TEST CONDITIONS

standard test condition a) temperature: +5 ~ +35°C b) humidity: 45 - 85% c) pressure: 860-1060 mbar

judgement test condition a) temperature: +25 ±2°C b) humidity: 60 - 70% c) pressure: 860-1060 mbar

page

date


4 of 4

06/2008



PACKAGING

sistem monitoring suara pada ruangan bayi...

Documents