Makalah Sistem Smart Office Berbasis WSN [PDF]

Citation preview

MAKALAH SISTEM SMART OFFICE BERBASIS WIRELESS SENSOR NETWORK ( WSN )



Oleh : SALIM ACHMAD ATTUBELL 121746810880



FAKULTAS TEKNIK, JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2014/2015



1.1.LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi yang semakin canggih sangat membantu manusia dalam pengawasan dan pengendalian suatu ruang. Seperti penggunaan Wireless Sensor Network (WSN) atau Sensor Jaringan Nirkabel, yaitu suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor yang diletakkan ditempat-tempat yang berbeda untuk pengawasan kondisi suatu runag. (Moch. Harun Arrosyid, Ir.Anang Tjahjono, dan Epyk Sunarno, 2010)



WSN dapat di aplikasikan pada sebuah Smart Home atau Smart Office. Sistem Smart Home atau Smart Office adalah sistem aplikasi gabungan antara teknologi dan pelayanan yang dikuhususkan pada suatu rumah atau kantor yang bertujuan meningkatkan efisiensi, kenyamanan, keamanan penghuninya. (Tri Fajar Yurmama dan Novi Azman, 2009).



Perlu dirancang suatu sistem untuk melakukan pengawasan dan pengendalian peralatan kantor seperti print menggunakan Wireless, Pintu menggunakan Password, Otomatisasi pintu berdsarkan pergerakan manusia dan efisiensi biaya untuk lampu penerangan taman dapat diaplikasikan dengan metode Wireless Sensor Network (WSN). Semua peralatan dapat diawasi dan dikendalikan melalui sebuah PC secara Real Time tanpa memerlukan kabel yang panjang untuk pengiriman data ke server.



1.2. RUMUSAN MASALAH Bagaimana merencanakan sebuah sistem Smart Office untuk Efisiensi, Monitoring dan Controlling : 1. Otomatisasi pintu dengan berbasis Password dan PIR 2. Penerangan lampu taman kantor menggunakan sensor cahaya berbasis WSN?



1.3. TINJAUAN PUSTAKA 1.3.1. Smart Office Sistem kantor cerdas adalah sistem aplikasi gabungan antara teknologi dan pelayanan yang di khususkan pada suatu kantor dengan fungsi yang bertujuan meningkatkan efisiensi, kenyamanan, keamanan Pemilik serta Kariawannya. Sistem



kantor cerdas ini terdiri dari perangkat control, monitoring dan otomatisasi peralatan di kantor. Sebuah kantor dapat dikatakan Smart Office apabila memiliki beberapa komponen seperti gamba dibawah ini ; SMART OFFICE



INTERNAL NETWORK



INTELEGENT CONTROL



OFFICE AUTOMATION



Gambar 1 Komponen Smart Office



Gambar 2 Design Smart Office



1.3.2. Wireless Sensor Network (WSN) WSN (Wireless sensor network) merupakan jaringan wireless alat yang menggunakan sensor untuk memonitor fisik atau kondisi lingkungan sekitar,seperti suhu, suara, getaran, gelombang elektromagnetik, tekanan, gerakan, dan lain-lain.



Perkembangan dari WSN sebenarnya sudah dimulai dari kebutuhan dalam bidang militer seperti pemantauan pada saat perang di medan perang. tapi sekarang WSN sudah digunakan dalam bidang industri dan penggunaan untuk kemudahan



masyarakat sipil, melingkupi pengawasan dan pengontrolan proses dalam industri, mesin pengawasan kesehatan, pemantau kondisi lingkungan, aplikasi untuk kesehatan, otomatisasi pada rumah, dan pengaturan pada lalu lintas.



Dalam penambahan pada satu atau lebih suatu sensor,masing-masing node dalam WSN biasanya dilengkapi dengan radio tranciever atau alat komunikasi wireless lainnya, mikro-kontroler kecil,dan sumber energi, biasanya baterai.



Gambar 3 Prinsip Kerja wireless sensor network



Untuk ukuran node sensor pada WSN memiliki kisaran node sensor yang bisa mencapai besar dari sebuah kotak sepatu hingga seukuran debu. Aplikasi dan penggunaan dari WSN ada banyak dan bervariasi, tapi umumnya adalah untuk monitoring, tracking dan controlling. aplikasi spesifik dari WSN misalnya adalah pengontrolan reaktor nuklir, pendeteksi api, dan monitoring lalu lintas.



Kemampuan sensor pada WSN secara luas membuat penggunaan WSN untuk melakukan monitoring banyak digunakan. WSN dapat digunakan dengan sensor sederhana yang memonitoring suatu fenomena sedangkan untuk yang komplek maka setiap WSN akan mempunya lebih dari satu sensor sehingga WSN ini akan dapat melakukan banyak monitoring suatu fenomena. Jika WSN ini dihubungkan ke gateway



yang dapat mengakses internet maka WSN ini dapat diakses dan berkolaborasi dengan sistem lain seperti yang terlihat pada gambar 2.



1.3.3. MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.



Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler.



1.3.3.1. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMEGA8535



Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah : a.



Memori program ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang



terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program bootdan bagian program aplikasi.



b. Memori data ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM. c.



Memori EEPROM ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari



memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM. ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. ATmega8535 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya. Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial syncrhronous



kecepatan



tinggi



yang



dimiliki



oleh



ATmega8535. Universal



Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535. USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan



modul-modul



eksternal



termasuk PC



yang memiliki



fitur UART. USART



memungkinkan transmisi data baik ecara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada ATmega8535, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asyncrhronous masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersamasama.



Dengan



demikian,



secara



hardware



untuk



mode asyncrhronous hanya



membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronousharus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.



Gambar 4 Arsitektur ATMega8535



1.3.3.2. Konfigurasi Pin



Gambar 5 Konfigurasi pin ATMega8535



Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535 : 1.



PORT A Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal



pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. Port A juga memiliki fungsi- fungsi yang sangat khusus yaitu : 1. A0 ADC0 (ADC input channel 0) 2. PA1 ADC1 (ADC input channel 1) 3. PA2 ADC2 (ADC input channel 2) 4. PA3 ADC3 (ADC input channel 3)



5. PA4 ADC4 (ADC input channel 4) 6. PA5 ADC5 (ADC input channel 5) 7. PA6 ADC6 (ADC input channel 6) 8. PA7 ADC7 (ADC input channel 7)



2.



PORT B Port B (PB0...PB7) merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat



menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu se belum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus yaitu :



3.



1.



PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input



2.



PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input



3.



PB2 AIN0 = analog comparator positive input



4.



PB3 AIN1 = analog comparator negative input



5.



PB4 SS = SPI slave select input



6.



PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input



7.



PB6 MISO = SPI bus master input / slave output



8.



PB7 SCK = SPI bus serial clock



PORT C



Port C (PC0...PC7) merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu se belum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/Counter 2. 1.



PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)



2.



PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)



4.



3.



PC6 TOSC1 (Timer Oscilator Pin 1)



4.



PC7 TOSC2 (Timer Oscilator Pin 2)



PORT D Port D (PD0...PD1) merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat



menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus yaitu :



5.



1.



PD0 RDX (UART input line)



2.



PD1 TDX (UART output line)



3.



PD2 INT0 ( external interrupt 0 input )



4.



PD3 INT1 ( external interrupt 1 input )



5.



PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match outpu



6.



PD5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match outpu



7.



PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)



8.



PD7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)



RESET Reset merupakan RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini



diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset. 6.



XTAL1 XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal



clock operating circuit. 7.



XTAL2 XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.



8.



AVcc Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara



eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.



9.



AREF



AREF



adalah



kaki



masukan



referensi



bagi



A/D



Converter.



Untuk



operasionalisasi ADC, suatu level te gangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini. 10. AGND AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.



1.3.4. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)



LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.



LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.



Gambar 6 LCD M162A Sumber : www.datasheet4u.com



Konfigurasi terminal I/O pada sebuah LCD akan tampak seperti pada gambar berikut :



Sumber : www.datasheet4u.com



1.3.5. Keypad 4x3



Modul Keypad 3x4 merupakan suatu modul keypad berukuran 3 kolom x 4 baris. Modul ini dapat difungsikan sebagai input dalam aplikasi seperti pengaman digital, absensi, pengendali kecepatan motor, robotik, dan sebagainya. Penggunaan Keypad dilakukan dengan cara menjadikan tiga buah kolom sebagai output scanning dan empat buah baris sebagai input scanning. Maka konfigurasinya sebagai berikut :



Gambar 7 Matriks keypad 4x3



1.3.6. LIGH DEPENDENT RESISTOR (LDR) LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam keadaan terang sebesar 1 k atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Dengan bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.



1.3.7. PASSIVE INFRA RED (PIR) PIR pada dasarnya terbuat dari sensor piroelektrik (yang dapat anda lihat di atas sebagai logam bulat dengan dengan kristal persegi panjang di tengah), yang dapat mendeteksi tingkat radiasi inframerah. Semua benda di sekitar kita memancarkan beberapa radiasi tingkat rendah, dan dan semakin panas benda tersebut maka akan lebih banyak radiasi yang dipancarkan.



Gambar 8 Passive Infra Red (PIR)



Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat danlitium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.



1.3.8. SERIAL TO ETHERNET CONVERTER WIZ110SR



WIZ110SR adalah modul gateway yang mengkonversi protocol RS-232 ke protocol TCP/IP. Hal ini memungkinkan kontrol perangkat melalui jaringan berbasis pada ethernet dan TCP/IP dengan menghubungkan ke peralatan yang ada dengan RS-232 serial interface. Bentuk fisik dari modul ethernet WIZ110SR dapat dilihat pada Gambar 8.



Gambar 9 Serial to ethernet converter wiz110sr



1.3.9. TRANSISTOR



Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.



Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.



Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian



rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya. 1.3.9.1. TRANSISTOR SEBAGAI SWITCH Pada dasarnya prinsip kerja trasistor sebagai switch/saklar adalah memanfaatkan kondisi jenuh dan cut-off suatu transistor, dimana kedua kondisi ini bisa diperoleh dengan pengaturan besarnya arus yang melalui basis transistor. Kondisi jenuh atau saturasi akan diperoleh jika basis transistor diberi arus cukup besar sehingga transistor mengalami jenuh dan berfungsi seperti saklar yang tertutup. Sedangkan kondisi cut-off diperoleh jika arus basis dilalui oleh arus yang sangat kecil atau mendekati nol ampere, sehingga transistor bekerja seperti saklar yang terbuka.



Sebenarnya seri dan jenis transistor memiliki spesifikasi yang berbeda-beda mengenai arus yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi jenuh atau cut-off. Tetapi biasanya tidak terlalu jauh berbeda kecuali terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda (silikon atau germanium).



Fungsi transistor sebagai saklar berbeda dengan fungsi transistor sebenarnya sebagai penguat. Sebagai penguat transistor akan bekerja pada titik Q atau kondisi kerja transistor. Secara sederhana titik Q ini berada antara kondisi jenuh dan cut-off, jadi pada kondisi ini transistor akan bekerja sebagai penguat.



Gambar 10. Rangkaian transistor sebagai switch 1.3.10. Buzzer Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut



dialiri



arus sehingga menjadi



elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah



arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).



1.4. PEMBAHASAN DAN HASIL 1.4.1. OTOMATISASI PINTU BERBASIS PASSWORD DAN PIR



Otomatisasi pintu berdasarkan password dan sensor gerak (PIR). Terdapat dua limit switch untuk mengetahui posisi pintu sedang membuka atau menutup. Setiap password yang di masukkan akan ditampilkan pada LCD 2x16. Bila password yang di masukkan kesistem benar maka pintu akan bergerak membuka sampai menyentuh limit switch open yang mengakibatkan motor pintu akan berhenti. Kemudian limit switch akan mengirim sinyal ke sistem bahwa pintu terbuka. Password yang salah akan diberi kesempatan 3 kali untuk memasukkan laagi. Bila sampai ke 4 masih salah maka buzzer akan aktif.



Pintu yang telah terbuka tadi akan menutup secara otomatis sampai sensor PIR yang terpasang di atas pintu bagian dalam mendeteksi adanya gerakan. Sensor akan mengirimkan sinyal ke sistem untuk mengaktifkan motor pintu bergerak menutup. Motor akan bergerak menutup sampai mengenai limit switch close. Kondisi pintu telah tertuutup akan terdeteksi kettika sistem menerima informasi dari limit switch bahwa pintu telah tertutup. Dan ketika penghuni rumah ingin keluar maka tidak perlu memasukkan password untuk membuka pintu. Pintu akan bergerak terbuka ketika sensor gerak (PIR) mendeteksi adanya pergerakan. Dan pintu akan bergerak tertutup berdasarka timer.



Terdapat satu lagi sensor yaitu ssensor cahaya (LDR). Sensor ini digunakan untuk pegendalian penerangan lampu taman. Sensor cahaya diletakkan dihalaman rumah. Sensor akan mendeteksi Intensitas cahaya diluar rumah/kantor. Ketika Intensitas rendah maka sensor akan mengirim sinyal ke sistem untuk menyalakan penerangan lampu taman. Bila sensor mendeteksi intensitas cahaya tinggi, sensor akan mengirimkan sinyal ke sistem dan lampu penerangan taan akan dimatikan.



Terdapat satu buah mikrokontroler, menggunakan ATMEGA 8535 yang fungsinya yaitu membaca dari beberapa sensor di pinttu dan lampu penerangan taman. Data atau indikasi yang dihasilkan sensor tadi akan dikirimkan ke PC melalui media wireless. Tentunya dengan terlebih dahulu mengkonversi data keluaran dari mikrokontroler berupa data serial menjadi data Ethernet. Dari PC pemilik kantor juga bisa memberikan perintah atau mengontrol perlatan tersebut, seperti membuka dan menutup pintu, menyalkan buzzer serta mematikan lampu penerangan. 1.4.2. Keypad 3x4 Konfigurasi keypad ke MCU : KEYPAD



MCU



R1 R2 R3 R4 C1 C2 C3



PORTB.0 PORTB.1 PORTB.2 PORTB.3 PORTB.4 PORTB.5 PORTB.6



1.4.3. SENSOR CAHAYA Menggunakan LDR sbagai sensor untuk megetahui intensitas cahaya. Gambar rangkaian seperti dibawah ini. Menggunakan sistem pembagi tegangan output dari pembagi tegangan ini akan mengaktifkan transistor sebelum dikirim ke MCU. Terdapat variable resistor yang berfungsi untuk mengatur kepekaan dari LDR.



Gambar 11. Rangkaian sensor cahaya



Pengujian : INTENSITAS CAHAYA



TRANSISTOR



INPUT



GELAP



ON



0



TERANG



OFF



1



1.4.4. LIMIT SWITCH Terdaat 2 buah limit switch yang terletak di ujung-ujung pintu. Limit switch berfungsi untuk menunjukkan posisi dari pintu keadaan terbuka atau tertutup. Saat limit switch dalam keadaan ON maka akan mengirimkan logika 0 ke port MCU. Sehingga rangkaian output dari rrangkaian ini adalah aktif low.



Gambar 12 Rangkaian limit switch Pengujian :



1.4.5.



LIMIT SWITCH



INPUT



ON



GND



OFF



VCC



LCD 2 x 16 LCD digunakan untuk menampilkan password berupa angka yang dimasukkan ke



sistem sesuai dengan keypad yang ditekan. LCD yang digambarkan adalah type M162A (16 Kolom x 2 Baris). Bus data LCD (D4-D7) terhubung dengan pin PC4-PC7 dari Mikrokontroler. RS dihubungkan dengan PC0 dari Mikrokontroler, RD dihubungkan dengan pin PC1 dan untuk mengaktifkan E(Enable) LCD dibutuhkan keluaran dari pin PC2. Untuk mengatur tingkat kecerahan LCD digunakan resistor variable 1 k Ω. Gambar LCD dan konfigurasi pinnya dapat dilihat dalam gambar 14



Gambar 13 Skema Raangkaian LCD



1.4.6. DRIVER MOTOR CW & CCW Rangkaian driver motor ini untuk menggerakkan pintu. Dikendalikan oleh 2 input. Menggunakan prinsip kerja transistor sebagai saklar. Terdapat 4 buah transistor terdiri dari 2 transistor NPN dan 2 transistor PNP. Transistor NPN akan aktif mengalirkan arus bila tegangan basis aktif high (5V) sedangkan Transistor PNP akan aktif bila basis diberi tegangan (0V). Berikut gambar ranggkaiannya



Gambar 14 Rangkaian driver motor Pengujian : INPUT 1 0 0 1 1



2 0 1 0 1



1 OFF OFF ON OFF



TRANSISTOR 2 3 ON OFF ON ON OFF OFF ON OFF



4 ON OFF ON ON



MOTOR DIAM CCW CW DIAM



1.4.7. DRIVER LAMPU PENERANGAN Rangkaian driver unttuk lampu penerangan menggunakan prinsip transistor sebagai saklar. Transistor ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan mengalirkan



arus jika terdapat arus bias pada kaki basisnya. Relay 12V digunakan untuk penggeraknya dari transistor sebelum ke beban. Relay akan aktif bila ada arus yang mengalir pada coilnya.



Gambar 15 Rangkaian driver lampu peneangan Pengujian : INPUT 1 0



OUTPUT NYALA MATI



1.4.8. BUZZER Buzzer digunakan untuk informasi tanda bahaya berupa suara alarm yang terdapat pada ruang pemasangan alat, berikut adalah gambar rangkaian dari buzzer. Dimana resistor digunakan sebagai pembatas tegangan yang masuk pada buzzer.



Gambar 16 Rangkaian buzzer Pengujian : INPUT 1 0



OUTPUT OFF ON



1.4.9. PASSIVE INFRA RED (PIR)



PIR merupakan sebuan sensor yang berasiskan inframerah. Akan tetapi tidak seperti sensor inframerah keebanyakan yang terdiri dari IR LED dan Fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran inframerah pasif yang dimiliki oleh seiap yang terdetesi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia. Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja, Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output. Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energy panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Untuk jangkauan dari sensor PIR sendiri bisa diseting sesuai kebutuhan, akan tetapi jarak maksimalnya ± 10m dan Minimalnya 30cm. Modul PIR terdapat 3 buah pin. 2 buah tegangan Vin dan GND, untuk pin yang terakhir yaitu output. Bila terdeteksi adanya pergerakan output akan aktif high. Sehingga transistor NPN akan aktif. Rangkaian ini bekerja aktif low bils ada pergerakan driver aka mengirimkan sinyal low ke MCU. Berikut gambar rangkaian sensor PIR



Gambar 17 Rangkaian PIR Pengujian



KONDISI



TRANSISTOR



OUTPUT



ADA GERAK



ON



0



TIDAK ADA GERAK



OFF



1



1.4.10. MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 ATMEGA 8535 digunakan untuk memproses sinyal masukan dari sensor cahaya, keypad, sensor gerak, limit switch open, limit switch close, output dari mikrokontroler akan meggerakkan motor DC CW & CCW, membunyikan Buzzer, dan menyalakan lampu. Berikut adalah gambar rangkaiannya.



Gambar 18 Rangkaian Mikrokontroler Pengujian : INPUT Sensor Gerak (PIR) Sensor Cahaya Limit Switch Open Limit Switch Close Keypad



OUTPUT LCD Buzzer Lamppu Penerangan Motor CW/CCW



1.5. KESIMPULAN WSN merupakan jaringan sensor nirkabel. Sistem kerja sensor pada dasarnya sama dengan sensor biasa pada umumnya. Yang membedakan sistem ini adalah proses pengiriman data. Jadi dalam perancangan ini sistem komunikai data semuanya menggunakan jaringan nirkabel dan sistem yang digunakan ini merupakan sistem minimum yang kedepannya bisa ditambahkan berbagai macam sensor tambahan sesuai dengan kebutuhannya.



1.6. DAFTAR PUSTAKA



Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535. Yokyakarta : Andi Publisher. Fajar Yurnama, Tri. “ Perancangan Softwere Aplikasi Pervasive Smart Home” Atmel Inc, 2003. “Data Sheet Mikrokontroler ATMega 8535”, Atmel Inc. Moch Harun Arrosyid 1, Ir. Anang Tjahjono 2, Epyk Sunarno 3, S.ST Implementasi Wireless Sensor Network Untuk Monitoring Parameter Energi Listrik Sebagai Peningktan Layanan Bagi Penyedia Energi Listrik. Muhammad Hilman Kasyidi 1, Ali Husein Alasiry 2, Dedid Cahaya Happyanto 3, Budi Nur Iman 4, dengan Judul Rancang Bangun Sistem Informasi Keamanan Rumah Tangga Berbasis Mikrokontroler dan SMS Gateway. www.id.wikipedia.org Elektrondasarnika. 2013, “Transistor Sebagai Saklar”. http://elektrondasarnika.blogspot. com/2013/06/transistor-switching.htm (Diakses 10, Desember, 1014)