Proposal IoT SMKN 1 Tapen [PDF]

Citation preview

PROPOSAL KAMP KREATIF SMK INDONESIA (KKSI) 2020 SMART DOOR LOCK



Oleh : Tim Internet of Things SMK Negeri 1 Tapen



SMK Negeri 1 Tapen Jl. Kawah Ijen No.99 Kecamatan Tapen Kabupaten Bondowoso



2020



KATA PENGANTAR



Puji syukur penulis aturkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan laporan dengan judul “Smart Door Lock”. Tidak lupa shalawat beriring salam, penulis sampaikan kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW karena berkat Beliau kita dapat merasakan zaman saat ini yang penuh dengan ilmu pengetahuan dan teknologi. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa proposal ini masih jauh dari sempurna karena terbatasnya pengetahuan, kemampuan, dan pengalaman yang kami miliki. Namun demikian, kami berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat baik bagi kami maupun pihak lain yang memerlukan. Akhir kata, saya berharap Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga dengan adanya tugas akhir ini bisa membawa manfaat bagi kita semua.



Bondowoso, 9 November 2020



i



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ................................................................................................ i DAFTAR ISI ............................................................................................................ ii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 1.1 Latar belakang masalah ..................................................................... 1 1.2 Rumusan masalah .............................................................................. 1 1.3 Batasan masalah ................................................................................ 2 1.4 Tujuan dan manfaat ........................................................................... 2 1.5 Sistematika penulisan......................................................................... 2 BAB II DASAR TEORI .............................................................................................. 3 2.1 Smart Lock Door ................................................................................ 3 2.2 ESP32 ................................................................................................. 3 2.3 Solenoid ............................................................................................. 6 2.4 Relay ..................................................................................................10 2.5 Adaptor ..............................................................................................11 BAB III RANCANGAN SISTEM ................................................................................13 BAB IV JADWAL KEGIATAN ...................................................................................14 BAB V ESTIMASI BIAYA .........................................................................................15 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................16



ii



DAFTAR GAMBAR



Gambar 1. Arsitektur dan Block Diagram ESP32...................................................4 Gambar 2. Solenoid ..............................................................................................7 Gambar 3. Rancangan Sistem ...............................................................................13



iii



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar belakang masalah Perkembangan teknologi masa kini hampir menyeluruh ke semua aspek kehidupan manusia, salah satunya di aspek keamanan. Pada aspek keamanan terdapat beberapa peralatan yang harus mempunyai kemanan khusus, contohnya pintu. Pada beberapa gedung perkantoran ataupun rumah pintu tidak dapat diakses oleh semua orang sehingga perlu diberikan sebuah teknologi yang dapat membatasi akses pintu tersebut, sehingga hanya orang yang mendapat ijin dan mendapat wewenang yang dapat mengakses pintu tersebut. Kunci memegang peran penting dalam sebuah sistem keamanan. Sistem kunci pintu yang ada sekarang ini sebagian besar masih menggunakan kunci mekanik konvensional. Perkembangan teknologi digital memberikan solusi dalam sebuah sistem kunci sebagai pengamanan yang lebih baik. Pada era teknologi dan informasi saat ini telah banyak sekali perkembangan sarana komunikasi. Perkembangan teknologi telekomunikasi saat ini sudah seperti tidak mengenal ruang dan waktu. Untuk melakukan penguncian menggunakan handphone, maka perlu adanya perangkat yang mengatur kapan saatnya pintu terkunci secara otomatis dan terbuka secara mudah namun tetap aman. Pengontrolan secara otomatis tersebut sangat kompleks dan memerlukan berbagai komponen yang terintegrasi dengan kemampuan pembacaan masukan, pemrosesan data dan pengontrolan keluaran secara bersamaan dan terprogram. Berdasarkan uraian di atas, peneliti tertarik untuk mengembangkan Smart Door Lock sebagai pengamanan pintu yang dapat dikontrol melalui telegram.



1.2



Rumusan masalah Dari latar belakang tersebut, permasalahan yang berusaha diselesaikan adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang program untuk mengontrol kunci pintu yang dapat dikontrol melalui telegram?



1



1.3



2. Bagaimana membuat kunci pintu yang dapat dikontrol melalui telegram dengan biaya yang dapat dijangkau? Batasan masalah Berdasarkan latar belakang masalah dan rumusan masalah yang telah diuraikan, maka fokus permasalahan dibatasi pada pembuatan smart door lock yang dapat dikontrol dengan telegram.



1.4



Tujuan dan manfaat Tujuan dari proyek akhir ini adalah : 1. Mendesain kunci pintu agar dapat dikontrol melalui telegram. 2. Membuat kunci pintu yang dapat dikontrol melalui telegram dengan biaya yang terjangkau.



1.5



Sistematika penulisan 1. BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini membahas tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, dan sistematika penulisan. 2. BAB II. DASAR TEORI Bab ini membahas tentang teori yang digunakan yaitu tentang Smart Door Lock, ESP32, Selenoid, Relay, Adaptor. 3. BAB III . PERANCANGAN SISTEM Membahas perencanaan secara detail bagian-bagian sistem. 4. BAB IV. JADWAL KEGIATAN Pada bab ini berisi uraian aktivitas dan alokasi waktu yang digunakan. 5. BAB V . ESTIMASI BIAYA Berisikan uraian biaya pembelian komponen komponen yang dibutuhkan pada saat perancangan alat.



2



BAB II DASAR TEORI



2.1



Smart Door Lock Smart Door Lock adalah kunci yang dapat digunakan untuk menciptakan suatu sistem pengaman yang praktis dan efisien pada rumah maupun bangunan lainnya. Sistem pengamanan ini tidak hanya sekedar praktis namun dengan kualitas keamanan yang juga maksimal. Kunci digital adalah kunci yang jauh lebih mampu menambah keamanan rumah Anda dibandingkan dengan kunci konvensional. Bukan itu saja, kunci digital juga sangat bagus untuk dijadikan sebagai bagian dari gaya hidup modern karena fungsinya yang praktis dan efisien.



2.2



ESP32 ESP32 dibuat oleh Espressif Systems, ESP32 adalah sistem dengan biaya yang rendah, berdaya rendah pada seri chip (SoC) dengan Wi-Fi & kemampuan Bluetooth dua mode! Keluarga ESP32 termasuk chip ESP32D0WDQ6 (dan ESP32-D0WD), ESP32-D2WD, ESP32-S0WD, dan sistem dalam paket (SiP) ESP32-PICO-D4. Pada intinya, ada mikroprosesor Tensilica Xtensa LX6 dual-core atau single-core dengan clock rate hingga 240 MHz. ESP32 sudah terintegrasi dengan built-in antenna switches, RF balun, power amplifier, low-noise receive amplifier, filters, and power management modules. Didesain untuk perangkat seluler, perangkat elektronik yang dapat dipakai, dan aplikasi IoT, ESP32 juga bekerja dengan konsumsi daya sangat rendah melalui fitur hemat daya termasuk fine resolution clock gating, multiple power modes, and dynamic power scaling. Module ESP32 merupakan penerus dari module ESP8266 yang cukup populer untuk Aplikasi IoT. Pada ESP32 terdapat inti CPU serta Wi-Fi yang



3



lebih cepat, GPIO yang lebih, dan mendukung Bluetooth Low Energy. Berikut ini adalah Arsitektur dan Block Diagram dari ESP32 :



 



Gambar 1. Arsitektur dan Blok Diagram ESP32 Fitur dan Spesifikasi ESP32: 1. Processors:  > Main processor: Tensilica Xtensa 32-bit LX6 microprocessor > Cores: 2 or 1 (depending on variation) > Clock frequency: up to 240 MHz > Performance: up to 600 DMIPS > Ultra low power co-processor: allows you to do ADC conversions,  omputation, and level thresholds while in deep sleep.



2. Wireless connectivity:     > Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 GHz up to 150 Mbit/s)



4



    > Bluetooth: v4.2 BR/EDR and Bluetooth Low Energy (BLE)



3. Memory: > Internal memory:        > ROM: 448 KiB        > SRAM: 520 KiB        > RTC fast SRAM: 8 KiB        > RTC slow SRAM: 8 KiB        > eFuse: 1 Kibit > Embedded flash:            > 0 MiB (ESP32-D0WDQ6, ESP32-D0WD, and ESP32-S0WD chips) > 2 MiB (ESP32-D2WD chip) > 4 MiB (ESP32-PICO-D4 SiP module) > External flash & SRAM: ESP32 supports up to four 16 MiB external QSPI flashes and SRAMs with hardware encryption based on AES to protect developers' programs and data. ESP32 can access the external QSPI flash and SRAM through high-speed caches. > Up to 16 MiB of external flash are memory-mapped onto the CPU code space, supporting 8-bit, 16-bit and 32-bit access. Code execution is supported. > Up to 8 MiB of external flash/SRAM memory are mapped onto the CPU data space, supporting 8-bit, 16-bit and 32-bit access. Dataread is supported on the flash and SRAM. Data-write is supported on the SRAM.



4. Peripheral input/output: Rich peripheral interface with DMA that includes capacitive touch, ADCs (analog-to-digital converter), DACs (digitalto-analog converter), I²C (Inter-Integrated Circuit), UART (universal asynchronous receiver/transmitter), CAN 2.0 (Controller Area Network), SPI



5



(Serial Peripheral Interface), I²S (Integrated Inter-IC Sound), RMII (Reduced Media-Independent Interface), PWM (pulse width modulation), and more.      5. Security:     > IEEE 802.11 standard security features all supported, including WFA,         WPA/WPA2 and WAPI     > Secure boot     > Flash encryption     > 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers     > Cryptographic hardware acceleration: AES, SHA-2, RSA, elliptic curve         cryptography (ECC), random number generator (RNG).



2.3



Solenoid Solenoida merupakan salah satu dari sekian banyak transduser, yaitu alat atau perangkat elektromagnetik yang dapat merubah sebuah energi asal menjadi bentuk energi lain. Sebuah solenoida dapat terdiri dari beberapa lilitan. Solenoida dibuat dari gulungan kawat logam yang bersifat konduktif yang disusun dengan perhitungan tertentu sehingga membentuk sebuah kumparan yang kemudian dialiri arus listrik. Kemudian di dalam koil tersebut diisi batang besi silinder untuk memperbesar medan magnet yang dihasilkan. Apabila solenoid difungsikan, dia dapat bekerja merubah energi listrik menjadi energi gerak yang diperoleh dari perubahan energi listrik menjadi energi gerak yang dihasilkan oleh solenoid adalah gerakan menarik (pull), mendorong (push) dan berputar (rotasi).



6



Gambar 2. Solenoid Hal tersebut dapat dipahami dengan mudah dengan melihat rangkaian solenoida yang terdiri dari kumparan listrik yang dililitkan pada tabung berbentuk silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau Plunger yang bebas bergerak keluar masuk dari kumparan. Rangkaian solenoida dapat digunakan untuk menggerakan mekanisme robotik, misalnya pada sakelar listrik, untuk membuka dan menutup pada pintu otomatis, untuk membuka dan menutup katup (valve) dan lain-lain. Secara dasar, solenoida tersedia dalam 2 jenis, yaitu 1. Solenoida Linier atau Linear Electro Mechanical Actuator (LEMA) Solenoida Linier adalah perangkat bersifat elektromagnetik yang bekerja merubah energi listrik menjadi energi gerak/ mekanis. Mengapa disebut sebagai solenoida linier? Karena actuator atau plungernya bergerak maju-mundur secara linier. Solenoid jenis ini tersedia dalam 2 jenis yaitu; 1. Solenoida Linier Tarik (Pull Type) Ketika bekerja, solenoida jenis ini menarik plunger kearahnya. 2. Solenoida Linear tipe Dorong (Push Type) Ketika bekerja, solenoida jenis ini mendorong plunger kearahnya Solenoida linier tipe tarik dan tipe dorong memiliki konfigurasi bentuk yang hampir sama, perbedaannya adalah pada peletakan plunger dan pegasnya.



7



2. Solenoida Rotasi atau Rotary Solenoida Selain Solenoida linier yang menghasilkan gerakan maju dan mundur secara linier, ada juga solenoid rotasi, yaitu solenoida yang menghasilkan gerakan memutar searah jarum jam atau berlawanan dengan arah jarum jam. Solenoid rotasi digunakan untuk mengantikan motor DC, terutama motor yang pergerakannya memiliki sudut yang kecil. Berdasarkan sudut pergerakannya. Solenoid rotasi yang paling sering dipakai adalah solenoid dengan sudut gerakan 25⁰, 35⁰, 45⁰, 60⁰ dan 90⁰.



Penggunan Solenoid Pada Kehidupan Sehari-hari: 1. Bel listrik Pada bel listrik, ketika solenoid dialiri arus listrik, besi dalam rangkain bel listrik akan menjadi magnet, lalu menarik besi lentur yang lalu bergerak hingga memukul dinding bel, sehingga mengeluarkan bunyi. Kemudian, berubahnya posisi besi lentur tersebut menyebabkan arus listrik terputus, sehingga gaya magnet pada besi akan hilang, lalu kepingan besi lentur tersebut akan kembali ke posisi semula, sehingga kembali teraliri listrik dan terjadi medan magnet yang akan membuat besi kembali tertarik ke dinding bel. Pergerakan tersebut akan terjadi berulang ulang dengan cepat sehinggal bel akan terus berbunyi selama dialiri listrik.



2. Speaker Pada speaker terdapat 2 magnet, yaitu magnet permanen dan elektromagnet yang dihasilkan oleh solenoid. Elektromagnet dan magnet permanen saling berinteraksi. Kutub positif yang ada pada elektromagnet tertarik dengan kutub negatif yang ada pada magnet permanen. Sebaliknya, kutub negatif yang ada pada elektromagnet ditolak oleh kutub negatif yang ada magnet permanen. Kemudian terjadilah pertukaran



8



orientasi kutub electromagnet, sehingga arah gaya tarik menariknya juga ikut bertukar. Dengan cara ini, arus bolak balik memberikan dorongan secara konstan pada magnet koil suara dan magnet permanen. 3. Pesawat Telepon Secara garis besar, pesawat telepon terdiri atas 2 bagian, yaitu mikrofon dan speaker. Mikrofon bekerja merubah gelombang suara menjadi gelombang listrik. Ketika seseorang berbicara, gelombang suara akan tertangkap pada mikrofon akan membuat diafragma alumunium bergetar. Serbuk karbon yang ada pada mikrofon berubah-rubah sehingga terjadi gelombang listrik yang kemudian dikirim ke penerima pada pesawat telepon lain, lalu diterima oleh speaker. Oleh speaker, gelombang listrik tersebut menggerakkan membran sehingga akan menghasilkan suara.



4. Kunci Pintu Listrik Kunci pintu listrik bekerja menggunakan gaya elektromagnetik. solenoida yang ada pada kunci listrik dihubungkan ke saklar. Ketika kita menghubungkannya dengan sumber listrik dengan menekan sakelarnya, arus



listrik



akan



mengalir



ke



solenoid



sehingga



terjadi



gaya



elektromagnetik yang akan menarik solenoida sehingga pintu dapat dibuka. Sebaliknya, pada saat solenoid tidak dialiri listrik, pintu akan kembali terkunci.



5. Detektor Logam Detektor logam digunakan untuk memeriksa keberadaan logam atau bahkan semua benda yang dapat bereaksi ketika menerima gaya elektromagnet. Detektor logam terdiri dari kumparan besar yang dialiri arus listrik sehingga terjadi gaya elektromagnet. Ketika ada logam yang berdekatan dengan detektor logam, dia akan merubah besarnya gaya



9



elektromagnetik yang ada pada solenoid yang dihubungkan dengan alarm, sehingga memicu alarm untuk mengeluarkan bunyi.



2.4



Relay Relay adalah komponen elektronika pada sebuah mobil yang memiliki dua bagian elektromagnetik berupa kontak point dan kumparan. Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil. Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.



Fungsi Relay Seperti yang telah di jelaskan tadi bahwa relay memiliki fungsi sebagai saklar elektrik, namun jika di aplikasikan ke dalam rangkaian elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut beberapa fungsi saat di aplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika: 1. Mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah. 2. Menjalankan logic function atau fungsi logika. 3. Memberikan time delay function atau fungsi penundaan waktu. 4. Melindungi motor atau komponen lainnya dari korsleting atau kelebihan tegangan. Struktur Relay Kontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu: 1. Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup).



10



2. Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada posisi open (terbuka).



2.5



Adaptor Adaptor merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (Bolak Balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (Searah) yang lebih rendah. Pada prinsipnya adaptor merupakan sebuah power supply atau catu daya yang telah disesuaikan voltasenya dengan peralatan elektronik yang akan disupplynya. Sebuah alat yang beroperasi pada voltase 12V (Volt) maka harus memiliki sebuah adaptor yang bertugas untuk mengubah votlase 220 VAC dari PLN menjadi 12VDC. Tanpa kehadiran adaptor, maka perangkat elektronika tersebut akan mengalami kerusakkan karena tidak mampu beradaptasi akan voltse yang terlalu tinggi dalam bentuk AC (Bolak Balik).



Fungsi dan Penggunaan Adaptor Fungsi utama sebuah adaptor yakni mengubah arus AC menjadi DC dengan besar tegangan tertentu yang sesuai dengan kebutuhan beban atau peralatan listrik.Selain itu, fungsi lain dari sebuah adaptor ialah sebagai alat untuk menyambungkan sumber tegangan DC atau juga menjadi sebuah alternatif pengganti dari tegangan DC seperti baterai dan aki. Adaptor banyak digunakan sebagai power supply atau catu daya dalam beberapa peralatan elektronika seperti amplifier, radio, Televisi dan beberapa perangkat elektronik lainnya. Selain adaptor dipasang langsung pada peralatan elektronik ada juga yang dirangkai sendiri secara terpisah. Untuk adaptor yang terpisah dari peralatan elektronik merupakan adaptor yang bersifat universal dimana pada tegangan outputnya dapat diatur manual sesuai dengan kebutuhan, misalnya 3 Volt, 4,5 Volt, 6 Volt, 9 Volt dan seterusnya. Namun ada juga adaptor terpisah yang juga menyediakan



11



tegangan tertentu dan diaplikasikan untuk rangkaian elektronika tertentu seperti adaptor laptop atau adaptor monitor.



12



BAB III RANCANGAN SISTEM



Gambar 3. Rancangan Sistem



13



BAB IV JADWAL KEGIATAN



Berikut jadwal kegiatan dalam pengerjaan project akhir KKSI bidang IoT tahun 2020 : NO Kegiatan Pembuatan Proposal Analisis Kebutuhan Desain Sistem Pembuatan Sistem Pengujian Sistem Pembuatan Presentasi Demo Produk



Oktober November



14



BAB V ESTIMASI BIASA



Berikut estimasi biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan smart lock door : NO 1 2 3 4 5 6 7 8



Nama Barang Esp-32 Selenoid Trafo Kabel Relay Transistor Resistor Female plug adaptor TOTAL



Harga Rp 75.000 Rp 85.000 Rp 75.000 Rp 3.000 Rp 15.000 Rp 3.500 Rp 1.000 Rp 3.500



Keterangan



Rp 261.000



15



DAFTAR PUSTAKA



https://teknikelektronika.com/pengertian-solenoida-cara-kerja-jenis-solenoid/ diakses tanggal 5 November 2020 jam 10.30 https://www.ardutech.com/mengenal-esp32-development-kit-untuk-iotinternet-of-things/ diakses tanggal 5 November jam 10.15 https://pintarelektro.com/fungsi-adaptor/ diakses tanggal 5 November 2020 jam 11.00 https://www.immersa-lab.com/pengertian-relay-fungsi-dan-cara-kerja-relay.htm diakses tanggal 5 November 2020 jam 10.45



16