Bab 3.docx

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1

Perancangan Sistem Alat yang dirancang berupa sebuah pintu pagar otomatis yang dapat

dikontrol melalui telepon seluler. Telepon seluler yang digunakan adalah telepon seluler yang memiliki operating system Android dengan platform 2.3 ke atas. Telepon seluler tersebut akan di-install-kan aplikasi untuk membuka pagar. Pintu pagar nantinya dapat dibuka maupun ditutup dari jauh dengan menggunakan aplikasi pada telepon seluler. Pintu pagar ini dirangkaikan dengan dua buah motor DC yang berfungsi untuk menggerakkan pagar dan juga pengunci pada pagar. Kedua motor DC tersebut akan dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler ATMega 8535 dengan dukungan driver motor L298N sebagai penguat sinyal masukan terhadap motor. Dimana input dari mikrokontroler tersebut adalah limit switch dan data yang dikirim oleh sinyal bluetooth dari telepon seluler.

Telepon Seluler

Module Bluetooth

ATmega 8535

Driver Motor

Output (Motor)

Limit Switch Gambar 3.1 Rancangan Umum Pintu Pagar dengan Kendali Jarak Jauh Perancangan sistem kendali jarak jauh pintu pagar otomatis meliputi perancangan hardware dan perancangan software.

44

3.1.1 Perancangan Hardware Perancangan hardware meliputi perancangan mekanik dan perancangan rangkaian elektronika. Dimana desain tersebut menggunakan software design graphic Autocad 2005.

1.

Perancangan Mekanik Perancangan mekanik berupa perancangan miniatur pagar geser dimana

pagar tersebut akan terpasang pada sebuah lintasan kemudian pagar dan lintasan tersebut terintegrasi dengan belt, gear dan motor agar pagar dapat bergerak ke kiri dan ke kanan pada lintasannya. Lintasan pagar tersebut mempunyai panjang 41 cm, panjang dan tinggi pagar adalah 19 dan 12 cm sedangkan bidang alas mempunyai panjang 42 cm dan lebar 14 cm. Untuk dapat menjaga pagar tetap berdiri tegak pada lintasan, diberikan tiang penyangga. Desainnya tampak pada gambar 3.2 di bawah ini.

(a)

45

(b) Gambar 3.2 Desain Pagar (a) Tampak Isometri dan (b) Tampak Belakang 2.

Perancangan Rangkaian Elektronika Rangkaian elektronika pada sistem pengendali jarak jauh pintu pagar

otomatis, yaitu : 1) Rangkaian minimum system mikrokontroler (ATMega8535) 2) Rangkaian catu daya (5 volt dan 12 volt) 3) Rangkaian motor DC 4) Rangkaian input (Bluetooth module dan limit switch) Perancangan rangkaian elektronika menggunakan software Proteus 7.7 professional. Skema rangkaian lengkap tampak pada gambar 3.3 di bawah ini.

46

Gambar 3.3 Skema Rangkaian Lengkap Berikut ini akan dijelaskan mengenai blok rangkaian yang menyusun sistem tersebut. 1)

Rangkaian Minimum System Mikrokontroller (ATMega8535) Rangkaian minimum system mikrokontroler adalah rangkaian yang harus

ada dalam sebuah mikrokontroler. Yang pertama adalah rangkaian pembangkit sinyal, rangkaian tersebut terdiri dari 2 buah kapasitor keramik, yang dirangkai dengan sebuah crystal oscilator dan kemudian dihubungkan dengan pin kristal dalam mikrokontroler yaitu pin 12 dan pin 13. Crystal oscilator yang terpakai dalam alat ini sebesar 11 MHz. Kemudian rangkaian berikutnya berupa rangkaian resetter, rangkaian tersebut fungsinya untuk mereset program. Rangkaian tersebut terdiri dari sebuah kapasitor keramik, sebuah resistor, dan sebuah tombol reset.

47

Gambar 3.4 Rangkaian MinimumSystem (ATMega8535) Komponen-komponen yang

menyusun rangkaian minimum sistem

tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.2 dibawah ini. Tabel 3.2 Keterangan Minimum System dari Mikrokontroler ATmega8535

2)

Kode

Nama

Fungsi

MIKROKONTROLER

ATMega8535

Pengendali Utama

+5V

Titik 5 Volt

GND

Titik Ground

MICROSWITCH

Push Button

C.RST

Kapasitor Ceramic

R.RST

Resistor

C.X1

Kapasitor Ceramic

C.X2

Kapasitor Ceramic

X-TAL

Crystal

LED

LED

R.LED

Resistor

Rangkaian Catu Daya

48

Sumber Tegangan Rangkaian

Rangkaian Reset

Rangkaian Clock

Indikator Power Supply

Rangkaian catu daya dalam alat ini terdiri dari catu daya untuk mensuplai tegangan DC 12 volt dan tegangan DC 5 volt. Tegangan DC 12 volt digunakan sebagai supply voltage pada driver motor L298N, sedangkan tegangan DC 5 volt digunakan untuk suplai mikrokontroler, Bluetooth modul, dan logic supply voltage pada driver motor L298N. Rangkaian catu daya tersebut berasal dari sebuah trafo dengan input dari tegangan AC 220 volt. Kemudian dirangkaikan dengan 2 dioda bridge yang terhubung paralel. Dioda bridge yang pertama terhubung dengan IC regulator AN 7805. Dimana keluaran IC regulator tersebut menghasilkan level tegangan 5 volt DC. IC regulator tersebut dihubungkan dengan mikrokontroler dan juga bluetooth module sebagai input tegangan. Dalam rangkaian tersebut juga terdapat kapasitor elektrolit (elko), yang berfungsi sebagai filter DC.

Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya

3)

Rangkaian Motor DC Rangkaian ini terdiri dari dua buah motor DC. Masing-masing berfungsi

untuk menggerakkan pagar dan menggerakkan pengunci pagar. Kedua motor DC ini dikendalikan oleh sebuah IC L298N. Kemudian input dari L298N berasal dari Port C mikrokontroler.

49

Gambar 3.6 Rangkaian Motor DC Rangkaian driver motor yang terlihat pada (Gambar 3.34), untuk output motor DC digunakan dioda, hal ini ditujukan agar driver motor dapat menahan arus balik yang datang dari motor DC. Input driver motor berasal dari mikrokontroler, untuk OUT 1 dan OUT 2 untuk menggerakan motor 1, ENABLE A untuk mengatur kecepatan motor 1 menggunakan PWM, selanjutnya untuk OUT 3 dan OUT 4 untuk menggerakan motor 2, ENABLE B untuk mengatur kecepatan motor 2 menggunakan PWM.

4)

Rangkaian Input Rangkaian input terdiri dari bluetooth module dan limit switch.

A.

Bluetooth Module Pada prototipe ini akan dibangun komunikasi antara 2 perangkat bluetooth,

yaitu bluetooth pada telepon seluler yang mendukung JSR-82 sebagai client dan

50

Bluetooth Robotech RBT-001yang akan dipasang di rangkaian minimum mikrokontroler ATMega8535 sebagai slave. Tipe jaringan bluetooth yang digunakan adalah piconet point to point. Komunikasi yang akan dilakukan antara client dan server apabila sudah connect satu sama lain adalah, client akan mengirimkan

data

byte

yang

kemudian

diteruskan

ke

mikrokontroler

ATMega8535.

B.

Limit Switch Limit switch yang digunakan dalam alat ini adalah jenis normally close

(NC). Dimana kaki pertama terdapat pada pin-pin mikrokontroler, dan kaki kedua dihubungkan ke ground.

Gambar 3.7 Rangkaian Limit switch Limit switch dalam alat ini berfungsi sebagai pemberi feedback kepada mikrokontroler, agar motor berhenti berputar ketika pagar dalam kondisi full closed atau full opened. Atau pada kondisi pagar menyentuh sebuah objek pada saat proses menutup masih berlangsung. Hal ini bertujuan untuk mengantisipasi adanya kecelakaan pada saat pagar akan ditutup.

51

Limit switch ini dipasang pada sebuah papan pcb dot matriks yang kemudian direkatkan pada papan fiberglass pada pagar. Letaknya disesuaikan dengan posisi pintu pagar pada saat full opened, full closed dan juga diletakkan ditepi pagar untuk mengetahui adanya objek yang menghalangi pintu pagar.

Gambar 3.8 Konfigurasi Limit Switch dan Bluetooth pada ATmega8535 3.1.2 Perancangan Software Perancangan Software terbagi atas perancangan aplikasi android dan perancangan program ATmega8535.

1.

Perancangan Aplikasi Android Aplikasi pada android dirancang sebagai media kontrol bagi user untuk

membuka dan menutup pagar. Aplikasi ini nantinya akan di install-kan ke dalam telepon seluler berbasiskan operating system Android. Aplikasi dibuat dengan menggunakan standar platform 2.3.

52

START

Tidak Aktifkan Bluetooth

Bluetooth Aktif?

Ya Tampilan Search Bluetooth

B Pilih Bluetooth Device

Search Bluetooth Device

Connecting

Apakah Sudah Terkoneksi?? Ya

Tampilan Menu Utama

Tidak

Butuh Pairing?

Tidak

Ya Masukan Kode Pairing

Tidak Tombol Exit tertekan?

Tidak

Tombol Open/Close tertekan?

Tidak

Tombol Register tertekan?

Kode Pairing Cocok? Ya

Ya

B

Menu Open/Close

Ya

Menu Register

END

Gambar 3.9 Rancangan Aplikasi Android.

53

START

Masukan Username, Password dan Confirm Password

Password dan Confirm Password sama?

Tidak

Ya

Save

Tampilan Menu Utama

END

Gambar 3.10 Menu Register

START

Masukan Username dan Password

Tidak

Tombol Open tertekan? Ya

Tombol Stop tertekan?

Tidak

Ya

Cek Database

Tidak

Username dan Password benar? Ya

Kirim Karakter ke Mikrokontroler

END

Gambar 3.11 Menu Open/Close

54

Tombol Close tertekan? Ya

2.

Perancangan Program pada ATMega8535 START

Inisialisasi PORT USART, TIMER

Cek data di USART (RBT001)

Tidak

Apakah ada data?

data=

Tidak

©? Ya

Ya Tidak

data=

Motor DC 2 CCW

™? Ya

Limit 2 tertekan?

Motor DC 1 CW

Ya

Motor DC 2 Stop

Ya

Motor DC 2 Stop Motor DC 1 CCW

Tidak Delay 300 ms

Limit 3 tertekan?

Motor DC 1 Stop Motor DC 2 CCW

Tidak Cek data di USART (RBT001) Ya

Limit 3 tertekan?

data=

Tidak

Delay 300 ms

Ya Motor DC 1 Stop

®?

Cek data di USART (RBT001)

Ya

Ya END data=

Tidak

®? Ya

Motor DC 2 Stop

Gambar 3.12 Perancangan Program pada ATMega8535

55

3.2

Pembuatan Alat dan Aplikasi Android

Sub-bab ini menjelaskan tentang proses pembuatan alat yang terdiri dari pabrikasi

mekanik dan rangkaian elektronika dan juga mengenai pembuatan

aplikasi “Gate Controller” pada android. Dalam pembuatan tugas akhir ini, alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: 1) Fiberglass, sebagai bahan utama dari konstuksi pagar. 2) Batang aluminium, yang digunakan sebagai lintasan pagar. 3) Baut, untuk menghubungkan bagian-bagian tertentu dari pagar. 4) Lem, yang digunakan untuk merekatkan fiberglass dan aluminium. 5) Gergaji besi, digunakan untuk memotong fiberglass dan aluminium. 6) Solder, digunakan untuk mematri komponen-komponen elektronika. 7) PCB Dot Matriks, digunakan sebagai tempat merangkai komponen elektronika. 8) Telepon seluler dengan OS Android, digunakan sebagai remote control. 9) Bluetooth Module Robotech RBT-001, yang digunakan sebagai penerima data dari HP yang kemudian diteruskan ke mikrokontroler. 10) Mikrokontroler ATMega8535, digunakan sebagai pusat kendali dari keseluruhan sistem. 11) Motor DC, yang berperan sebagai penggerak pagar dan pangunci pagar.

56

12) Driver motor, yang berfungsi mendapatkan penguatan gain, sehingga dapat menghasilkan penguatan arus yang besar untuk menggerakkan motor DC. 13) Limit switch, sebagai input mikrokontroler untuk menghentikan motor. 14) Rangkaian power supply, yang berfungsi sebagai pemasok energi bagi keseluruhan sistem. 3.2.1 Pabrikasi Mekanik Pabrikasi mekanik pada alat ini merupakan pembuatan miniatur pagar. Sebagian besar pagar dibuat dengan menggunakan bahan dasar fiberglass (acrylic). Pabrikasi pagar dilakukan dengan memotong fiberglass sedemikian rupa sehingga menjadi beberapa papan. Dimana pemotongan papan-papan tersebut dilakukan dengan menggunakan gergaji. Untuk menyatukan papan-papan tersebut menjadi sebuah pagar, potonganpotongan papan fiberglass direkatkan menggunakan lem, dan diperkuat dengan serbuk fiberglass agar celah kedua papan yang direkatkan terisi oleh serbuk fiberglas. Sedangkan lintasan pagarnya terbuat dari besi. Lintasan tersebut dipasangi gear dan motor sedemikian rupa, lalu diberi belt di antara keduanya sebagai penggerak pagar. Di belt inilah pagar direkatkan. Sehingga perputaran motor akan menggerakkan belt, yang berarti pagar juga ikut bergerak. Untuk membentuk lekukan papan-papan tersebut, fiberglass dipanaskan menggunakan lilin dan dilekukkan sesuai bentuk rancangan. Kemudian digunakan bor listrik untuk melubangi papan fiberglass. Pelubangan tersebut dilakukan untuk

57

memasang komponen-komponen elektronika seperti limit switch dan juga motor dengan menggunakan baut. Hasil pabrikasi dapat dilihat pada Gambar 3.13 di bawah ini:

(a)

(b) Gambar 3.13 Hasil Pabrikasi Pagar Otomatis (a) Tampak Depan(b) Tampak Belakang.

58

3.2.2 Pabrikasi Elektronika Pembuatan rangkaian elektronika ini terbagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama adalah rangkain catu daya, dan yang kedua adalah rangkaian kendalian. Dimana pembuatan kedua rangkaian elektronika tersebut dilakukan pada papan PCB. Pabrikasi dari rangkaian elektronika tampak pada gambar 3.14 dibawah ini.

(a)

(b)

Gambar 3.14 Rangkaian Elektronika (a) Kontrol (b) Power Supply Tampak pada gambar 3.14. adalah fisik rangkaian mikrokontroler. Pada gambar 3.14 (a) tampak ada 4 blok warna. Warna kuning memperlihatkan posisi PORTA, warna hijau memperlihatkan posisi PORTB yang digunakan untuk mendownload program ke dalam mikrokontroler, warna merah memperlihatkan posisi PORTC yang terhubung ke IC L298N untuk men-driver motor, dan warna biru memperlihatkan posisi PORTD yang dihubungkan ke bluetooth module. Pada gambar 3.14 (b) tampak ada 4 blok warna. Warna merah memperlihatkan output tegangan sebesar 12 volt, warna hijau memperlihatkan output tegangan sebesar 5 volt.

59

Di bawah ini merupakan gambar rangkaian elektronika dimana semua soket telah terpasang pada output mikrokontroler dan juga rangkaian-rangkaian lain.

Gambar 3.15 Rangkaian Elektronika dengan Soket Terpasang Hasil integrasi rangkaian mekanik dan rangkaian elektronika secara keseluruhan, tampak pada gambar 3.16 di bawah ini.

Gambar 3.16 Hasil Integrasi Perangkat Mekanik dan Elektronika

60

3.2.3 Pembuatan Aplikasi Android Pembuatan interface adalah bagian yang penting dalam aplikasi, karena yang pertama kali dilihat oleh user ketika aplikasi dijalankan adalah tampilan antar muka (interface) aplikasi. Aplikasi android dibuat di program Eclipse Galileo dengan menggunakan bahasa pemrograman Java, yang sebelumya telah di-install-kan SDK dan ADT android. Aplikasi diberi nama “Gate Controller”. Untuk listing program aplikasi ini terlampir pada halaman lampiran. Berikut akan dijelaskan urutan interface pada aplikasi “Gate Controller”: A.

Tampilan Menu Search Tampilan Menu Search adalah tampilan pada telepon seluler untuk

mencari device Bluetooth yang akan dikoneksikan. Dalam pembuatan Tampilan Menu Search digunakan komponen listview, button, dan textview. Saat hendak dikoneksikan, telepon seluler akan mencari device Bluetooth pada pintu pagar yang telah diberi nama “113”. Setelah “113” terdeteksi, maka kedua device Bluetooth (Bluetooth pada telepon seluler dan Bluetooth pada mikrokontroller) dikoneksikan. Untuk pemakaian pertama kali, kedua device Bluetooth harus di-pairing terlebih dahulu untuk menyimpan MAC address dari bluetooth yang digunakan. B.

Tampilan Menu Utama Untuk membuat tampilan menu utama digunakan komponen textview

dengan menggunakan method OnClickListener(). Listview(0), yaitu Open/Close, jika ditekan akan berpindah ke menu Login. Listview(1) yaitu Register , jika

61

ditekan akan berpindah ke menu Register. Listview(2) yaitu Exit , jika ditekan akan berpindah ke Tampilan Menu Search. C.

Tampilan Menu Register Tampilan menu register dibuat dengan menggunakan edittext, button, dan

textview. Pada menu Register ini user membuat username dan password sesuai keinginan. Pertama-tama user harus mengisi setiap field yang tersedia. Setelah diinput, pastikan password dan confirm password sama. Bila password dan confirm password tidak sama maka semua field akan kembali kosong secara otomatis dan user diminta untuk meng-input kembali data yang diinginkan. Dan apabila data yang di-input sudah sesuai maka user dapat menyimpan data tersebut dengan menekan tombol “Save”. Data tersebut akan tersimpan di register dan tampilan pada telepon seluler akan kembali ke menu utama.

Gambar 3.17 Tampilan Menu Register Aplikasi ini dapat membuat beberapa kombinasi username dan password. Pada saat user tidak dapat mengingat kombinasi password yang telah dibuat, user

62

dapat kembali ke menu Register untuk membuat kombinasi username dan password yang baru. D.

Tampilan Menu Login Pada tampilan ini user memasukkan username dan juga password untuk

mengakses pintu pagar. Tampilan pada menu Login dibuat dengan menggunakan edittext, button, dan textview.

Gambar 3.18 Tampilan Menu Login Pada menu Login ini, setelah user memasukkan username dan password yang benar maka user dapat mengakses pintu pagar dengan menggunakan 3 perintah utama pada aplikasi “Gate Controller”. Ketiga perintah utama ini, yaitu perintah “Open” untuk membuka pagar, “Close” untuk menutup pagar, dan “Stop” untuk menghentikan pagar. Ketiga perintah utama ini mengirimkan data (karakter) yang berbeda ke mikrokontroller, yaitu ™, ®, dan ©. Bila perintah “Open” ditekan, maka karakter yang dikirim ke mikrokontroller adalah karakter ™. Bila perintah “Close” ditekan, maka karakter

63

yang dikirim ke mikrokontroller adalah karakter ®. Dan bila perintah “Stop” ditekan, maka karakter yang dikirim ke mikrokontroller adalah karakter ©.



Implementasi Aplikasi “Gate Controller” Pada saat hendak membuka pagar, pengguna harus memasukkan username

dan password terlebih dulu. Saat username dan password telah di-input akan muncul pilihan perintah “OPEN”, ”STOP”, dan juga ”CLOSE”. Apabila salah satu perintah ditekan, misal “OPEN”, maka database akan mengecek username dan password yang telah di-input tadi. Apabila username dan password yang diinput sesuai dengan database pada telepon seluler maka telepon seluler akan mengirim karakter tertentu ke mikrokontroler. Motor akan berputar searah jarum jam (CW) untuk membuka pagar. Setelah pagar terbuka, username dan password masih tetap tersimpan dalam aplikasi, sehingga tidak perlu meng-input ulang untuk perintah berikutnya. Namun setelah aplikasi ditutup, pengguna harus meng-input username dan password kembali. Untuk menutup pagar pengguna harus menekan tombol “CLOSE”. Pengguna juga dapat menghentikan pagar dengan menekan tombol “STOP” untuk menghentikan motor di tengah proses membuka atau menutup pagar. 3.2.4 Pembuatan Program ATmega8535 Program pada mikrokontroler ATmega8535 dibuat dengan menggunakan bahasa C dengan software Code Vision AVR.v2.03.4. Code Vision AVR (CV AVR) ini merupakan kompiler bahasa C untuk AVR. Kompiler ini cukup 64

memadai untuk AVR, karena salah satu kelebihan dari Code Vision AVR adalah tersedianya faslitas untuk men-download program ke mikrokontroler yang telah terintegrasi, sehingga demikian CodeVision AVR ini selain dapat berfungsi sebagai software kompiler juga dapat berfungsi sebagai software programmer / downloader. Jadi kita dapat melakukan proses download program yang telah dicompile dengan menggunakan software Code Vision AVR.

Gmbar 3.19 Layout CV AVR Data yang dikirim telepon seluler berupa data, diterima oleh bluetooth module yang kemudian diteruskan ke mikrokontroller ATmega8535. Dalam mikrokontroller ini, data tersebut di cocokkan dengan database yang ada di dalamnya. Pada mikrokontroller terdapat 3 karakter yaitu ™, ®, dan ©, sesuai dengan karakter yang mewakili tiap perintah pada aplikasi “Gate Controller”. Ketiga karakter ini merupakan acuan untuk memproses data yang masuk dari bluetooth module.

65

Apabila karakter yang dikirim sama dengan salah satu karakter tersebut, maka mikrokontroller akan mengirimkan perintah ke driver motor sesuai dengan karakter yang diterima. Bila karakter yang diterima adalah ™, maka perintah ke driver motor yaitu membuka pagar. Bila karakter yang diterima adalah ®, maka perintah ke driver motor yaitu menutup pagar. Dan bila karakter yang diterima adalah ©, maka perintah ke driver motor yaitu menghentikan pagar.

66