JARINGAN SENSOR NIRKABEL PADA SMART HOME

BERBASIS ARDUINO

TUGAS AKHIR

NIKEN OKVITASARI

140309246893

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

JARINGAN SENSOR NIRKABEL PADA SMART HOME

BERBASIS ARDUINO

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU

SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA

DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

NIKEN OKVITASARI

140309246893

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

LEMBAR PENGESAHAN

JARINGAN SENSOR NIRKABEL PADA SMART HOME

BERBASIS ARDUINO

Disusun oleh :

NIKEN OKVITASARI

NIM: 140309246893

Pembimbing I Pembimbing II

Qory Hidayati ST,.MT Fathur Zaini R, S.T., M.T NIDN. 0714118601 NIP. 19850828 201404 1 002

Penguji I Penguji II

Drs. Suhaedi,M.T. Nur Yanti, S.T.,M.T.

NIP: 19610121 198503 1 011 NIP:19761129 200701 2 020

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektronika

Drs. Suhaedi,M.T.

NIP: 19610121 198503 1 011

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Niken Okvitasari

Tempat/Tgl lahir : Sragen, 17 Oktober 1995

NIM : 140309246893

Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “ JARINGAN SENSOR

NIRKABEL PADA SMART HOME BERBASIS ARDUINO “ adalah bukan

merupakan hasil karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan,

kecuali dalam kutipan yang penulis sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan penulis buat dengan sebenar-benarnya dan apabila

pernyataan ini tidak benar penulis bersedia mendapat sanksi akademis.

Balikpapan, 7 Juli 2017

Mahasiswa,

Niken Okvitasari

NIM : 140309246893

Tugas Akhir ini kupersembahkan

Kepada Ayahanda dan Ibunda Tercinta

Teguh Budiyono dan Purwanti

Saudariku yang kusayangi

Hapsari Kukuh Handayani

Gamers cilik dikeluargaku

Tegar Dharma Atmadja

Teman-teman seperjuangan 3TE1

Angkatan 2014

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda

tangan dibawah ini:

Nama : Niken Okvitasari

NIM : 140309246893

Program Studi : Teknik Elektronika Industri

Judul TA : Jaringan Sensor Nirkabel Pada Smart Home Berbasis

Arduino

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak

kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mengalih media,atau

format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan

mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis/pencipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Balikpapan

Pada Tanggal : 20 Juli 2016

Yang menyatakan

(Niken Okvitasari)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT yang telah memberikan

rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan Judul “Jaringan Sensor Nirkabel Pada Smart Home Berbasis Arduino”

Penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ramli, S.E,M,M. sebagai Wali dosen sekaligus Direktur Politeknik Negeri

Balikpapan.

2. Drs. Suhaedi, M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektronika Politeknik

Negeri Balikpapan.

3. Qory Hidayati ST,.MT sebagai Pembimbing I (satu) yang telah membimbing

dan memberikan pengarahan selama pengerjaan tugas akhir ini.

4. Fathur Zaini R, S.T., M.T sebagai Pembimbing II (dua) yang telah

membimbing dan memberikan pengarahan selama penulisan tugas akhir ini.

5. Ayahanda, Ibunda tercinta dan adik-adik tercinta yang selalu memberikan

semangat dan nasehat selama saya membuat tugas akhir.

6. Seluruh teman-teman kelas 3TE1 angkatan 2014 yang telah banyak membantu

saya selama kuliah.

Penulis menyadari bahwa karya ini masih kurang dari kata sempurna dan

masih banyak kekurangan dan kelemahan.Oleh karena itu saran dan masukan

yang membangun sangat diharapkan.

Balikpapan, 7 Juli 2017

Penulis

ABSTRACT

Smart home system that allows people to control and control all the

rooms in their homes, both when he was in another room of the house, and when

he left the house. For that use xbee as a medium to transmit data to the main

processor for the desired xbee network only that can exchange data as a

safeguard so that data transmission is not disturbed and known by unauthorized

parties. The result data can be received and sent to end device or to coordinate.

For example, when a fire sensor detects a fire the data will be sent

through the xbee end device of the room, and sends data to the router, from the

router to the coordinate that will be processed by the microprocessor in the

control panel, the data will be uploaded to the thinkspeak server.

Keywords: Xbee, Smart Home, Zigbee, Wireless Sensor Network.

ABSTRAK

Sistem smart home yang sangat memudahkan manusia dalam

mengendalikan dan mengawasi seluruh ruangan yang ada di rumahnya, baik saat

ia berada di ruangan lain dari rumah tersebut, maupun saat ia meninggalkan

rumah tersebut. Untuk itu digunakan xbee sebagai media untuk mengirimkan data

ke prosessor utama agar jaringan xbee yang diinginkan saja yang dapat bertukar

data sebagai pengaman agar pengiriman data tidak terganggu dan diketahui oleh

pihak yang tidak berhak. Hasilnya data dapat diterima dan dikirim ke end device

atau ke coordinate.

Sebagai contoh ketika sensor api mendeteksi adanya api maka data

tersebut akan dikirim melalui xbee end device ruangan, dan mengirimkan data ke

router, dari router diteruskan ke coordinate yang akan diproses oleh

mikroprosessor pada kontrol panel, data akan dapat diupload ke server thinkspeak.

Kata kunci: Xbee, Smart Home, Zigbee, Jaringan Sensor Nirkabel.

DAFTAR ISI

Tinjauan Pustaka .............................................................................................. 4

JUDUL ............................................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ ii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah......................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian.......................................................................................... 2

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 3

2.2 Smart Home ............................................................................................... 4

2.3 Sensor Gas LPG dan CO MQ2 .................................................................. 5

2.4 Sensor PIR .................................................................................................. 5

2.5 Flame Sensor .............................................................................................. 9

2.5.1 Cara Kerja Sensor Flame ................................................................. 10

2.6 Modul Xbee ................................................................................................ 11

2.6.1 Syarat Sebuah Jaringan Komputer .................................................. 12

2.6.2 Sifat-Sifat Dasar Jaringan Komputer ............................................... 13

2.6.3 Jaringan Komputer Berdasarkan Media Transmisi .......................... 13

2.6.4 Jaringan Sensor Nirkabel Berdasarkan Topologi Mesh .................. 14

2.7 Arduino Mega 2560 ................................................................................... 15

2.8 Arduino IDE ................................................................................................. 16

2.9 Software X-CTU ........................................................................................ 19

BAB III PERANCANGAN

3.1 Jenis Penelitian ........................................................................................... 21

3.2 Tempat dan Waktu ..................................................................................... 21

3.3 Peralatan dan Bahan ................................................................................... 21

3.4 Metodologi Penelitian ................................................................................ 22

3.4.1 Proses Perancangan ........................................................................... 23

3.4.2 Flowchart Sistem Coordinate ............................................................ 24

3.4.3 Flowchart Sistem Router ................................................................... 25

3.4.4 Flowchart Sistem End Device ........................................................... 26

3.4.5 Perancangan Alat .............................................................................. 27

3.5 Perancangan Power Supply ........................................................................ 28

BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply .......................................................... 29

4.2 Pengujian Sensor PIR ................................................................................. 30

4.3 Pengujian Sensor Api ................................................................................. 31

4.4 Pengujian Sensor Gas dan Asap ................................................................. 32

4.5 Konfigurasi Xbee ....................................................................................... 34

4.6 Pengujian Pengiriman data Xbee ............................................................... 35

4.7 Pengujian Keseluruhan .............................................................................. 37

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 39

5.2 Saran ........................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

2.1 Komponen Smart Home ............................................................................ 4

2.2 MOdul Sensor Gas MQ2 ........................................................................... 5

2.3 Model efek pyroelectric sebagai efek sekunder piezoelectric ................... 6

2.4 Sensor pyroelectric ganda dan rangkaian pendukungnya .......................... 7

2.5 Struktur internal sensor PIR lensa Fresnel dan lapisan tipis pyroelectric .. 8

2.6 Prinsip Pendeteksi Objek oleh Sensor PIR........................ ........................ 8

2.7 Flame Sensor .............................................................................................. 9

2.8 Komponen Xbee......................................................................................... 11

2.9 Pengiriman dan Penerimaan data ............................................................... 12

2.10 Alur Data Internal Pada Modul Xbee ...................................................... 12

2.11 Topologi mesh .......................................................................................... 14

2.12 Arduino mega 2560 .................................................................................. 15

2.13 Software IDE arduino .............................................................................. 16

2.14 Menu Bar IDE Arduino ............................................................................ 17

2.15 Toolbar software IDE arduino ................................................................. 18

2.16 Software XCTU ....................................................................................... 20

3.1 Diagram alir penelitian ............................................................................... 23

3.2 flowchart sistem xbee sebagai coordinate ................................................. 24

3.3 Flowchart Sistem Xbee sebagai Router ..................................................... 25

3.4 Flowchart sistem xbee sebagai end Device ................................................ 26

3.5 Blok Diagram Rancang Alat ...................................................................... 27

3.6 Rangkaian powersupply output 9v dan 5v ................................................. 28

4.1 Pengujian output powersupply 5v output 9v .............................................. 29

4.2 Pengujian sensor PIR ................................................................................. 30

4.3 Pengujian sensor API ................................................................................. 32

4.4 Pengujian sensor gas dan asap pada ruang tertutup ................................... 33

4.5 Konfigurasi xbee ........................................................................................ 34

4.6 Hasil pengiriman dan penerimaan data ...................................................... 36

4.7 Keseluruhan sensor yang sudah tersusun ................................................... 37

DAFTAR TABEL

2.1 Fitur Arduino mega 2560 ........................................................................... 15

2.2 Pilihan Pada Menu File .............................................................................. 17

2.3 Pilihan Pada Menu Sketch ......................................................................... 18

2.4 Pilihan Pada Menu Tools ........................................................................... 18

2.5 Penjelasan tiap lambang pada Toolbar ....................................................... 19

3.1 Daftar Alat ........................................................................................................... 21

3.2 Daftar Bahan .............................................................................................. 22

3.3 Daftar Komponen ....................................................................................... 22

4.1 Hasil Pengujian Tegangan Output pada Regulator .................................... 30

4.2 Hasil Pengujian Sensor PIR ....................................................................... 31

4.3 Hasil pengujian sensor Api ........................................................................ 32

4.4 Hasil pengujian sensor gas dan asap .......................................................... 33

4.5 Pembacaan sensor gas dan asap ................................................................. 34

4.6 Properties konfigurasi xbee ........................................................................ 35

4.7 Pengujian jarak pengiriman data xbee diletakkan tanpa ada halangan ...... 36

4.8 Pengujian jarak pengiriman data xbee diletakkan dengan halangan tembok 37

4.9 Pengujian Keseluruhan............................................................................... 38

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Secara umum, rumah dapat diartikan sebagai tempat untuk berlindung atau

bernaung dari pengaruh keadaan alam sekitarnya ( Hujan, Matahari, dll ) Serta

merupakan tempat beristirahat setelah bertugas untuk memenuhi kebutuhan

sehari-hari. Secara fisik rumah itu sendiri harus sesuai dengan organisasi keluarga,

sehat, nyaman, dan aman. Seiring dengan perkembangan zaman saat ini, banyak

sekali lahir inovasi terbarukan yang ditujukan untuk mempermudah aktivitas

manusia, bahkan menggantikan aktivitas manusia itu sendiri. Disamping itu,

dengan adanya perkembangan teknologi yang semakin pesat dan kemudahan

untuk mengaksesnya, manusia terpicu untuk bertindak lebih lanjut dengan cara

memanfaatkan teknologi yang ada semaksimal mungkin.

Salah satu contoh kecil dari inovasi teknologi yang ada hingga saat ini adalah

dibentuknya sistem smart home. Sistem smart home merupakan sebuah sistem

yang di dalamnya terdapat fitur pengontrolan serta monitoring peralatan

elektronik rumah tangga maupun sistem keamanan rumah secara langsung oleh

pemilik rumah di manapun ia berada.

Pada umumnya smart home yang ada pada saat ini menggunakan perangkat

nirkabel sebagai media komunikasinya. Penggunaan perangkat nirkabel sebagai

media komunikasi antar sensor dan aktuator yang tersebar di beberapa ruangan

dengan modul mikrokontroller akan mempermudah proses instalasi perangkat

smart home. Pengiriman data dari sensor ke arduino akan mudah dan cepat.

Perangkat nirkabel memiliki rentang jarak koneksi yang berbeda beda. Untuk

ukuran rumah yang kecil dengan jarak antar ruangan yang dekat dapat digunakan

perangkat nirkabel yang memiliki rentang kerja yang dekat, itu merupakan

kendala jika rumah yang akan di lakukan instalasi smart home adalah rumah

dengan ukuran besar. Karena jarak antar ruangan bisa saja jauh.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian tugas akhir ini adalah

1. Bagaimana merancang sebuah sistem Smart Home dengan media komunikasi

nirkabel?

2. Bagaimana modul sensor dapat mengirim data pembacaannya melalui

komunikasi nirkabel?

3. Bagaimana peran modul nirkabel Xbee dalam proses transfer data ?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang telah ditentukan agar tidak menyimpang dari

pembahasan adalah:

1. Arduino mega 2560 berperan sebagai prosesor utama

2. Arduino mega 2560 berperan sebagai prosesor modul

3. Arduino mega 2560 pada modul saling berinteraksi menggunakan prinsip

komunikasi nirkabel via modul nirkabel Rx-Tx Xbee.

4. Penulis hanya membahas bagaimana sensor dapat mengirim data

pembacanya ke server via Rx-Tx Xbee.

1.4 Tujuan penelitian

Tujuan dilaksanakannya penelitian tugas akhir ini adalah:

1. Sebagai pengembangan aplikasi smart home yang menggunakan media

modul nirkabel Xbee.

2. Sebagai penelitian keefektifan dari sistem smart home yang menggunakan

modul nirkabel Xbee

1.5 Manfaat penelitian

Manfaat dilaksanakannya penelitian tugas akhir ini adalah :

1. Memudahkan manusia dalam mengawasi dan mengendalikan lingkungan

rumah mereka dimanapun mereka berada.

2. Pemanfaat teknologi nirkabel Xbee dari segi ke efisienan.

3. Tersedianya komunikasi nirkabel yang sesuai dengan kebutuhan smart home

di era modern ini.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Pesatnya perkembangan teknologi di zaman ini, dapat diselaraskan dengan

gaya hidup manusia yang semakin dinamis. Salah satu bentuk penyelarasan

tersebut adalah dibangunnya sebuah sistem smart home yang sangat memudahkan

manusia dalam mengendalikan dan mengawasi seluruh ruangan yang ada di

rumahnya, baik saat ia berada di ruangan lain dari rumah tersebut, maupun saat ia

meninggalkan rumah tersebut.

Sistem smart home seperti ini sebelumnya sudah pernah dibuat dan digunakan

namun dengan konsep yang berbeda-beda. Beberapa penelitian yang berhubungan

dengan sistem smart home adalah sebagai berikut:

1. Titis Riskhal Satya Gemilang (2016) dengan judul penelitian APLIKASI

KOMUNIKASI NIRKABEL PADA SISTEM KONTROL DAN

MONITORING SMART HOME BERBASIS ARDUINO UNO. Peneliti

menggunakan modul wireless RF 433 MHz. Kesimpulan dari penelitian ini

bahwa konektivitas Rx-Tx pada modul RF 433MHz sebagai media

pengiriman data.

2. Wahyu Rilo Pambudhi (2015) dengan judul penelitian IMPLEMENTASI

SMARTPHONE SEBAGAI PENGONTROL PENERANGAN RUMAH

JARAK JAUH BERBASIS ARDUINO UNO. Peneliti menggunakan aplikasi

android dengan bantuan Ethernet Shield serta Optocoupler. Kesimpulan dari

penelitian ini adalah aplikasi Android berfungsi sebagai pengontrol beberapa

lampu rumah secara jarak jauh.

3. Muhammad Syarifuddin (2014) dengan judul penelitian OTOMASI SMART

HOME MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM1A DAN WONDERWARE

INTOUCH. Peneliti menggunakan PLC omron sebagai kontrol otomasinya

dengan bantuan SCADA HMI yang memanfaatkan software Wonderware

Inthouch. Kesimpulan dari penelitian ini adalah penggunaan PLC omron

berfungsi sebagai pengontrol Smart Home yang dapat menggunakan dual

sistem yaitu sistem manual deep switch dan sistem remote dengan

menggunakan SCADA HMI dengan software Wonderware Intouch.

Namun Smart home yang akan dirancang memiliki beberapa keunggulan

dibandingkan Smart Home yang telah dirancang sebelumnya. Smart home akan

menggunakan teknologi zigbee pada proses komunikasi data dalam rumah dan

data tersebut akan di upload pada server thinkspeak sebagai rekapan keadaan di

dalam rumah serta dapat diakses melalui internet dan dapat mengotrol kondisi

rumah. Penggunaan teknologi wireless zigbee ini sangat efisien karena dapat

membroadcast data dan memiliki jangkauan sinyal yang jauh.

2.2 SMART HOME

Sistem rumah cerdas (smart home) adalah sistem aplikasi yang merupakan

gabungan antar teknologi dan pelayanan yang dikhususkan dengan lingkungan

rumah dengan fungsi tertentu yang bertujuan meningkatkan efisiensi, kenyamanan

dan keamanan penghuninya. Sistem rumah cerdas biasanya terdiri dari perangkat

kontrol, monitoring dan otomasi beberapa perangkat atau peralatan rumah yang

dapat diakses melalui sebuah komputer atau smartphone.

Sistem rumah cerdas adalah sistem yang terdiri dari beberapa komponen

pendukung yang saling berinteraksi satu sama lain. Sebuah rumah dapat dikatakan

sebagai rumah cerdas apabila memiliki komponen personal internal networking,

intelligent control dan home automation.

Gambar 2.1 Komponen smart home

SMART HOME

INTERNAL

NETWORK

INTELLIGENT

CONTROL

HOME

AUTOMATION

Berbagai aplikasi sistem rumah cerdas dikembangkan dengan berbagai fitur

sebagai konsep rumah masa depan. Aplikasi tersebut ada yang dibuat khusus

menangani satu fungsi seperti untuk sistem keamanan saja, ada pula yang

merupakan gabungan dari beberapa fungsi seperti aplikasi sistem kontrol dan

monitoring atau lainnya.

2.3 Sensor Gas LPG dan Co MQ2

Modul sensor gas MQ2 adalah modul sensor yang sangat cocok untuk

digunakan sebagai pendeteksi kebocoran gas, baik pada skala perumahan maupun

industri. Modul sensor MQ2 dapat mendeteksi gas H2, LPG, CH4, CO, Alkohol,

dan Propana. Dikarenakan sensitivitasnya yang cukup baik, maka pendeteksian

kadar gas dapat dilakukan dengan secepat mungkin. Sensitivitas dari sensor dapat

diatur menggunakan potensio meter yang tertanam di modul. Hasil deteksi sensor

gas MQ2 kadar konsentrasi gas diudara adalah mendekati konsentrasi gas yang

sebenarnya, dengan toleransi yang di perbolehkan. Modul sensor MQ2 tidak dapat

mendeteksi kadar kosentrasi gas diudara dengan setepat-tepatnya.

Gambar 2.2 modul sensor gas MQ2

Cara kerja modul sensor ini yaitu dengan mengeluarkan besaran tegangan

yang berbanding lurus dengan besar konsentrasi gas diudara yang terdeteksi oleh

sensor

2.4 Sensor PIR

Semua objek memancarkan radiasi termal dari permukaannya dengan

intensitas yang dapat dihitung berdasarkan hukum Stefan-Boltzmann. Jika objek

tersebut lebih hangat daripada lingkungan sekitarnya, maka radiasi termalnya

bergeser kearah panjang gelombang yang lebih pendek, dan intensitasnya menjadi

lebih kuat. Kulit manusia merupakan pemancar radiasi termal yang sangat baik

dengan emisi di atas 90%. Energy termal (radiasi inframerah) yang

dipancarkannya pada 37C adalah sekitar 0,13 eV. Radiasi ini dapat dideteksi

dengan sensor PIR (passive infrared). Sensor PIR merupakan piranti pyroelectric

yang mendeteksi gerak dengan mengukur perubahan tingkat radiasi inframerah

yang dipancarkannya obyek-obyek di sekitarnya.

Elemen sensor PIR terbuat dari material crystalline yang sangat peka

(responsive) terhadap radiasi inframerah-jauh dalam rentang spektral antara 4 µm

hingga 20 µm, yaitu rentang panjang gelombang dimana kebanyakan daya termal

yang dipancarkan tubuh manusia terkonsentrasi. Material pyroelectric

membangkitkan muatan listrik sebagai respon terhadap energi termal yang

mengalir melalui material tersebut. Secara sederhana, prosesnya dapat digunakan

sebagai efek sekunder ekspansi termal.

Gambar 2.3 Model efek pyroelectric sebagai efek sekunder piezoelectric

Oleh karena semua material pyroelectric bersifat piezoelectric, maka panas

yang diserap material tersebut menyebabkan sisi depan elemen penginderanya

memuai. Akibatnya, muatan listrik pada elektroda elemen ini meningkat sehingga

menimbulkan beda potensial antara elektroda yang menerima radiasi dan

elektroda di sisi yang berlawanan (Gambar 2.4b).

Untuk memisahkan muatan-muatan yang terinduksi secara termal dari

muatan-muatan yang terinduksi secara piezoelectric, maka sensor pyroelectric

difabrikasi dalam bentuk yang simetris (Gambar 2.4a). Dua elemen yang identik

diposisikan di dalam kemasan sensor. Elemen-elemen tersebut dihubungkan ke

rangkaian elektronik, seperti ditujukkan pada Gambar 2.4b, untuk menghasilkan

sinyal-sinyal tak-sefasa (the out-of-phase signals) ketika menerima masukan yang

sefasa.

Gambar 2.4 (a) sensor pyelectric ganda, dan (b) rangkaian pendukungnya

Hal ini diperlukan mengingat interferensi yang dihasilkan-misalnya oleh efek

piezoelectric atau sinyal-sinyal noise lainnya yang akan ditetapkan pada dua

elektroda secara serentak (sefasa) dan oleh sebab itu akan saling menghilangkan

pada masukan rangkaian, sementara radiasi termal yang hendak dideteksi akan

diserap oleh hanya satu elemen pada suatu waktu sehingga efek saling

menghilangkan dapat dihindari.

Jika radiasi inframerah yang diterima kedua elektroda tidak sama, maka keluaran

sensor itu akan berayun dari high ke low (atau sebaliknya).

Gambar 2.5 struktur internal sensor PIR dengan lensa Fresnel dan lapisan tipis

pyroelectric

Semua detektor PIR modern bekerja berdasarkan efek fisis yang sama, yaitu

efek pyroelectric. Untuk menganalisis kinerja sensor semacam itu, pertama kita

harus menghitung daya (fluks) radiasi inframerah tersebut, yang diubah menjadi

muatan listrik oleh elemen pengindra. Piranti optic (dalam hal ini: lensa Fresnel)

memfokuskan radiasi termal menjadi citra termal pada permukaan sensor. Energy

citra tersebut kemudian diubah oleh elemen kristalin pyroelectric menjadi arus

listrik.

Gambar 2.6 Prinsip Pendeteksi Objek oleh sensor PIR

Sensor PIR memiliki dua slot, tiap slot terbuat dari material yang peka

terhadap inframerah. Ketika belum mendeteksi objek, kedua slot mendeteksi

jumlah radiasi inframerah yang sama banyaknya dari ruangan, dinding, atau dari

luar ruangan. Ketika benda yang hangat seperti manusia atau hewan melintas di

depan sensor, maka radiasinya terlebih dahulu memotong setengah sensor, yang

menyebabkan perubahan selisih positif diantara kedua paruh slot tersebut. Ketika

objek hangat tersebut meninggalkan area penginderaan, peristiwa sebaliknya

terjadi, dimana sensor membangkitkan perubahan selisih negative. Pulsa

perubahan inilah yang dideteksi oleh detektor PIR.

2.5 Flame Sensor

Flame sensor merupakan sensor yang dapat mendeteksi nyala api

yang memiliki panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm. Sensor ini

menggunakan infrared sebagai tranduser dalam mensensing kondisi nyala api.

Dalam kebanyakan pertandingan kompetisi robot, pendeteksian akan nyala api

menjadi salah satu aturan yang umum dalam perlombaan yang tidak akan pernah

ditinggalkan.

Oleh sebab itu sensor ini sangat berguna, yang dapat dijadikan sebagai “mata”

bagi robot untuk dapat mendeteksi sumber nyala api. Biasanya digunakan pada

kompetisi robot fire-fighting maupun soccer robot. Selain itu sensor ini sering

juga digunakan untuk mendeteksi api pada ruangan di perkantoran, apartemen,

maupun di perhotelan.

Gambar 2.7 Flame sensor (sensor api)

Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan

beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius. Dengan memperhatikan

bahwa jarak pembacaan antara sensor dengan objek yang akan dideteksi tidak

boleh terlalu dekat, guna menghindari kerusakan sensor (lifetime sensor).

2.5.1 Cara Kerja Sensor Flame

Cara kerja sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala

api dengan menggunakan metode optik. Pada sensor ini menggunakan tranduser

yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan

untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu,

yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada

api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.

Fitur dari flame sensor

• Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc

• Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa

tegangan

• Sudah terpackage dalam bentuk modul

• terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam

mensensing

2.6 Modul Xbee

XBee merupakan modul RF yang didesain dengan standard protocol IEEE

802.15.4 dan sesuai dengan kebutuhan sederhana untuk jaringan wireless.

Kelebihan utama yang menjadikan XBee sebagai komunikasi serial nirkabel

karena XBee memiliki konsumsi daya yang rendah yaitu hanya 3,3 V dan

beroperasi pada rentang frekuensi 2,4 GHz.

Gambar 2.8 komponen Xbee

Dalam melakukan komunikasi dengan perangkat lainnya Xbee mampu

melakukan komunikasi dengan dua macam komunikasi yang berbeda, tergantung

dari perangkat apa yang dihubungkan dengan modul Xbee. Komunikasi dapat

dilakukan dengan menggunakan jaringan wireless dan komunikasi secara serial.

Jaringan sensor nirkabel adalah salah satu teknologi jaringan komputer, menurut

Javier Lopez dari Computer Science Department University of Malaga Spanyol,

menyatakan bahwa Wireless Sensor Network (WSN) merupakan sistem

berbasiskan jaringan wireless, yang merupakan pemindaian lingkungan

nyata(Real World) kedalam bentuk data-data digital pada dunia komputer

(Computer World) maka sebelum memulai pembahasan tentang jaringan sensor

nirkabel akan dibahas sekilas mengenal teori dan konsep dasar jaringan komputer,

Menurut Forouzan di dalam bukunya yang berjudul Computer Network A Top

Down Approach, jaringan komputer merupakan hubungan dari sejumlah

perangkat yang dapat saling berkomunikasi satu sama lain.

Prinsip kerja pengiriman dan penerimaan data dari modul Wireless XBee

dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut ini

Gambar 2.9 pengiriman dan penerimaan data

Dari gambar 2.9 dapat dilihat bahwa pin-pin (Tx) dan (Rx) dari

mikrokontroler dapat dikoneksikan langsung ke pin DIN dan DOUT pada Zigbee.

Data yang masuk ke Zigbee melalui DIN akan disimpan terlebih dahulu di DI

Buffer dan RF Tx Buffer sebelum ditransmisikan via port antena menuju zigbee

lainnya. Begitu juga sebaliknya dengan data yang diterima melalui port antena.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.10 berikut ini:

Gambar 2.10 Alur Data Internal Pada Modul XBee

2.6.1 Syarat Sebuah Jaringan Komputer

Untuk dapat disebut sebagai sebuah jaringan komputer, tentu ada syarat-syarat

yang harus dipenuhi di dalamnya. Syarat-syaratnya untuk sebuah jaringan

komputer adalah:

- Terdapat minimal dua buah komputer yang terhubung. Baik melalui kabel

(Wired) maupun nirkabel (Wireless).

- Terdapat pengguna di dalamnya yang berinteraksi dengan pengguna

lainnya maupun terhadap layanan dan penyedia layanan.

- Terdapat data yang dipertukarkan di dalamnya.

- Terdapat pemakaian bersama (Sharing) perangkat keras dan perangkat

lunak.

2.6.2 Sifat sifat dasar jaringan komputer

Jaringan computer memiliki empat buah sifat dasar utama. Keempat sifat dasar itu

meliputi:

A. Scalability

Scalability memiliki arti kemampuan jaringan komputer untuk dapat

disesuaikan dengan kebutuhan pengguna jaringan komputer.

B. Resource Sharing

Resource Sharing diartikan bahwa jaringan komputer dapat digunakan

untuk saling berbagi dan menggunakan secara bersama-sama. Segala

sumber daya yang ada.

C. Connectivity

Connectivity memiliki arti bahwa jaringan komputer mudah dihubungkan

ke semua pengguna komputer serta pengguna komputer itu sendiri juga

dapat dengan mudah terhubung ke dalam jaringan komputer yang tersedia.

D. Reliability

Realibility memiliki arti bahwa jaringan komputer memiliki kemampuan

untuk dapat diandalkan, yaitu data paket yang dikirimkan oleh pengirim

akan sampai dengan baik di sisi penerima, tidak ada paket data yang rusak

maupun hilang.

2.6.3 Jaringan komputer berdasarkan media transmisi

Berdasarkan media transmisi yang digunakannya, jaringan komputer yaitu:

- Jaringan komputer berkabel (wired Network).

Jaringan komputer berkabel (wired network) mengunakan sarana kabel

jaringan (misalkan dengan menggunakan kabel jaringan UTP, RG45, dan

proses konfigurasi atau crimping), untuk kemudian dihubungkan dengan

perangkat penghubung berupa Hub maupun switch.

- Jaringan komputer tanpa kabel (wireless network).

Jaringan komputer tanpa kabel (wireless network) merupakan jaringan

komputer yang memanfaatkan sinyal elektromagnetis. Misalkan saja

layanan internet dari operator (provider) telekomunikasi, public hotspot,

tethering pada smartphone, koneksi Bluetooth dan infra red, RFID ( Radio

Frequency Identifier), NFC (Near Field Communication).

2.6.4 Jaringan Sensor Nirkabel Berdasarkan topologi Mesh

Istilah topologi pada jaringan didefinisikan sebagai suatu teknis, cara, dan

aturan di dalam merangkai dan menghubungkan berbagai perangkat nirkabel dan

perangkat terhubung lainnya ke dalam sebuah jaringan dengan topologi mesh,

sehingga membentuk hubungan geometris berbentuk desain, yang dapat

diimplementasikan secara langsung melalui sejumlah perangkat keras penghubung

pada jaringan nirkabel.

Topologi mesh merupakan topologi yang menghubungkan semua perangkat

secara penuh (fully connected). Pada hampir semua tekhnologi wireless network

digunakan topologi mesh.

Gambar 2.11 Topologi mesh

Walaupun tipe sambungannya bisa berbeda, tapi secara umum cara kerja

topologi meshnya tetap sama yakni dengan menghantarkan data melalui jalur

hubungan yang ditargetkan. Dengan demikian privasi data terjaga karena tidak

disebarkan ke jaringan-jaringan lain walaupun memiliki sambungan ke sana. Pada

tugas akhir ini jaringan mesh sebagai topologi yang digunakan untuk komunikasi

data antar xbee. Komunikasi antar xbee ini sudah dikonfigurasikan agar xbee yang

terdaftar pada jaringan ini saja yang dapat berkomunikasi.

2.7 Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroller yang

berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki

pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya

adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware). Arduino

Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah oscillator 16 Mhz, sebuah port USB, power

jack DC, ICSP header, dan tombol reset. Board ini sudah sangat lengkap, sudah

memiliki segala sesuatu yang dibuthkan untuk sebuah mikrokontroller. Dengan

penggunaan yang cukup sederhana, anda tinggal menghubungkan power dari USB

ke PC anda atau melalui adaptor AC/DC ke jack DC.

Gambar 2.12 Arduino mega 2560

Tabel 2.1 fitur arduino mega 2560

Microcontroller ATmega2560

Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-12V

Input Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 54 (of which 15 provide PWM output)

Analog Input Pins 16

DC Current per I/O Pin 40 mA

DC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 256 KB of which 8 KB used by bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Clock Speed 16 MHz

Arduino Mega 2560 adalah board Arduino yang merupakan perbaikan dari

board Arduino Mega sebelumnya. Arduino Mega awalnya memakai chip

ATmega1280 dan kemudian diganti dengan chip ATmega2560, oleh karena itu

namanya diganti menjadi Arduino Mega 2560. Arduino Mega 2560 bagusnya

dipakai bila kita perlu mengendalikan banyak alat/sensor/aktuator.

Pada tugas akhir ini arduino mega berperan sebagai prosessor modul sensor serta

xbee yang diletakkan di tiap ruangan.

2.8 Arduino IDE

Arduino Development Environment adalah perangkat lunak yang digunakan

untuk menulis program dan mengendalikan mikro single-board yang bersifat open

source, diturunkan dari platform wiring, dirancang untuk memudahkan

penggunaan elektronik dalam berbagai bidang, mengkompile program untuk

arduino. Arduino Development Environtment juga digunakan untuk mengupload

program yang sudah di compile ke memori program Arduino board.

Gambar 2.13 Software IDE arduino

Komponen –komponen dari software IDE Arduino

Gambar 2.14 Menu Bar IDE Arduino

Gambar 2.15 memperlihatkan tampilan menu bar software IDE arduino yang

terdri dari:

A. Menu File

Tabel 2.2 Pilihan pada menu File

New Membuat sketch* baru

Open Membuka file sketch yang sudah disimpan

Sketchbook Membuat file sketch yang pernah dibuat

Examples Membuka contoh-contoh file sketch yang berisi berbagai

macam aplikasi yang disediakan oleh arduino

Close Menutup Sketch

Save Menyimpan Sketch

Save As Menyimpan Sketch dengan nama lain

Upload to I/O board Mengunggah program ke board

Page Setup Mengatur ukuran halaman pada pencetak

Print Mencetak Sketch

Preferences Mengatur setting IDE Arduino

Quit Keluar dari IDE Arduino

*Sketch adalah istilah dari list/susunan program pada IDE Arduino

B. Menu Edit

Cut, Copy, Copy for Forum, Copy as HTML, Paste, Select All, Comment, ncrease

Indent, Decrease Indent, Find, Find Next.

C. Menu Sketch

Tabel 2.3 Pilihan Pada Menu Sketch

Verify / Compile Mengompilasi Program

Stop Menghentikan Kompilasi (apabila ‘Hang’)

Show Sketch Folder Menampilkan folder dari sketch yang sedang dibuka

Import Library Mengambil header library dari fungsi-fungsi tambahan

Add File Menambah buka file sketch pada jendela yang sama

D. Menu Tools

Tabel 2.4 Pilihan pada Menu Tools

Auto Format Mengatur format sketch secara otomatis

Archive Sketch Menyimpan Sketch dalam bentuk Zip file (kompresi)

Fix Encoding &

Reload

Membatalkan perubahan sketch dan mengambil ulang

sketch sebelumnya yang telah disimpan

Serial Monitor Mengaktifkan jendela tampilan komunikasi serial pada

computer

Board Menentukan jenis Board Arduino yang digunakan

Serial Port Menentukan port serial yang digunakan untuk

mengunggah program dan tersambung pada board

Arduino

Burn Bootloader Memasukkan Bootloader pada mikrokontroller yang

ada pada Board Arduino melalui ICSP

E. Menu Help

Toolbar pada software IDE:

Gambar 2.15 Toolbar software IDE arduino

Tabel 2.5 Penjelasan tiap lambang pada Toolbar

Gambar Menu Keterangan

Verify Untuk mengkompilasi program artinya

mengkonversi program pada arduino menjadi

informasi/data yang dapat dieksekusi/ dibaca oleh

mikrokontroller

Upload Untuk meng-unggah program ke dalam Board

Arduino

New Untuk membuka file Sketch Baru

Open Untuk membuka file Sketch yang sudah pernah

dibuat

Save Untuk menyimpan Sketch (list Program) yang

sedang dibuat

Serial

Monitor

Untuk mengaktifkan jendela komunikasi serial, dan

transfer data (kirim/terima) antara Board Arduino

dan Komputer

2.9 Software X-CTU

Software XCTU adalah aplikasi multi-platform yang memungkinkan pengguna

berinteraksi dengan modul Xbee melalui antarmuka yang sederhana.

Gambar 2.16 Software XCTU

Pada aplikasi ini terdapat tools untuk memudahkan pengguna untuk

mengkonfigusikan dan meguji modul Xbee. Aplikasi ini juga dapat digunakan

untuk mensimulasikan hasil pengiriman data. Pada tugas akhir ini software XCTU

digunakan untuk mengkonfigurasi xbee sebagai end device, router, dan

coordinate agar pengiriman data dari hasil pembacaan sensor dapat dikirim

melalui xbee.

BAB III

PERANCANGAN

3.1. Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini adalah perancangan dan pembuatan sistem smart home

yang menerapkan konsep nirkabel dalam komunikasi antar modul sensor dengan

processor utama (Arduino Mega).

3.2. Tempat dan Waktu

Tempat penelitian dilaksanakan di Politeknik Negeri Balikpapan, lab Teknik

Elektronika, Jl. Soekarno Hatta Km 8 Balikpapan Utara dan Jl. A.W.Syahrani

NO.63 RT.02. Waktu penelitian mulai tanggal Mei 2017 sampai dengan Juni 2017

3.3. Peralatan dan Bahan yang Digunakan

Penelitian “JARINGAN SENSOR NIRKABEL PADA SMART HOME

BERBASIS ARDUINO” membutuhkan peralatan dan bahan sebagai berikut:

Tabel 3.1 Daftar Alat

No Nama alat Spesifikasi Keterangan

1 Laptop Windows 8 Untuk menjalankan IDE

2 Solder 220 V Untuk melelehkan timah

3 Obeng Plus dan minus Sebagai pembuka dan

pengencang baut

4 Printer Canon Mencetak Laporan dan

Layout

5 Bor Mini Drill 12 V Untuk melubangi PCB

6 Bor 220 V Untuk melubangi mika

7 Gerinda 220 V Untuk memotong PCB dan

mika

8 Setrika Philips Sebagai pencetak layout

Tabel 3.2 Daftar Bahan

No Nama alat Spesifikasi Keterangan

1 Baut - Sebagai media perekat mika

2 Spacer 1 cm Sebagai media perekat

komponen

3 Acrylic / mika 3 mm Sebagai Maket Prototype

4 Alumium 1,5 cm Sebagai media perekat mika

5 Amplas No 180 Untuk menghaluskan bahan

6 Kotak Plastik - Sebagai kotak modul-modul

sensor

Tabel 3.3 Daftar Komponen

No Nama Komponen Spesifikasi Jumlah

1 Arduino Mega 2560 3 buah

2 Xbee 2.4 GH 3 buah

3 Fitting lampu - 2 buah

4 Kabel power arduino - 4 buah

5 Sensor MQ2 CO,LPG 3 buah

6 Sensor PIR - 3 buah

7 Batere 9 V 4 buah

8 Relay 5V 4 buah

3.4 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian memuat pembuatan alat yang tersusun atas modul-

modul sensor yang saling berkomunikasi dengan konsep nirkabel. Di dalam

metodologi penelitian ini juga memuat diagram alir penelitian, blok diagram

rancangan alat, dan diagram alir cara kerja masing-masing modul sensor.

3.4.1 Proses Perancangan

Diagram alir untuk alur penelitian ini adalah sebagai berikut:

MULAI

PERANCANGAN ALAT

IDENTIFIKASI ALAT

PEMBUATAN ALAT

PEMBUATAN PROGRAM

PENGUJIAN KESELURUHAN

ALAT

MIKROKONTROLLER

KONEKTIFITAS XBEE

APAKAH SESUAI DENGAN TUJUAN TUGAS

AKHIR?

DATA TERKIRIM

ANALISA

SELESAI

T

Y

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Sesuai dengan diagram alir penelitian pada gambar 3.1, penelitian dimulai

dengan perancangan alat yang akan dibuat, kemudian dilanjutkan dengan

pembuatan program, lalu alat akan dirakit, kemudian alat akan diuji. Pengujian

alat meliputi pengujian power supply-nya, konektivitasnya Xbee antar modul

dengan mikrokontroller utama, pengujian masing-masing mikrokontroller, dan

pengujian keseluruhan fungsi alat.

3.4.2 Flowchart Sistem Coordinator

Berikut flowchart Coordinate seperti pada gambar 3.2

MULAI

INISIALISASI

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW

(COORDINATE)

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW (ROUTER)

APAKAH DATA DARI

COORDINATE?APAKAH DATA DARI ROUTER?

DATA DIKIRIM KE ROUTER DATA DIKIRIM KE COORDINATE

T

Y

T

Y

Y Y

T T

Gambar 3.2 Flowchart sistem xbee sebagai coordinate

Dalam proses pengiriman data xbee Coordinate akan melakukan verifikasi, yaitu

konfigurasi Coordinate itu sendiri, serial number high dan serial number low dari

router sebagai protokol dan jika data berasal dari Coordinate maka data dikirim ke

Router namun jika data asalnya dari router maka coordinate akan menerima data.

3.4.3 Flowchart Sistem Router

Berikut flowchart Coordinate seperti pada gambar 3.3

MULAI

INISIALISASI

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW (ROUTER)

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW (END

DEVICE & ROUTER)

APAKAH DATA DARI END DEVICE?APAKAH DATA DARI

COORDINATE?

DATA DIKIRIM KE COORDINATE DATA DIKIRIM KE END DEVICE

T

Y

T

Y

Y Y

T T

APAKAH DATA DARI ROUTER?

DATA DIKIRIM KE COORDINATE

DAN END DEVICE

Y

T

Gambar 3.3 Flowchart sistem xbee sebagai router

Dalam proses pengiriman data xbee router akan melakukan verifikasi, yaitu

konfigurasi router itu sendiri, serial number high dan serial number low dari

coordinate dan end device sebagai protokol dan jika data berasal dari end device

maka data dikirim ke coordinate, jika data asalnya dari coordinate maka data akan

dikirim ke end device, dan jika data berasal dari router maka data dikirim ke end

device dan coordinate.

3.3.4 Flowchart Sistem End Device

Berikut flowchart End Device seperti pada gambar 3.4

MULAI

INISIALISASI

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW (END

DEVICE)?

VERIFIKASI MAC ADDRESS,

SERIAL NUMBER LOW (ROUTER)?

APAKAH DATA DARI END DEVICE? APAKAH DATA DARI ROUTER?

DATA DIKIRIM KE ROUTER DATA DIKIRIM KE END DEVICE

T

Y

T

Y

Y Y

T T

Gambar 3.4 Flowchart sistem xbee sebagai end device

Dalam proses pengiriman data xbee end device akan melakukan verifikasi, yaitu

konfigurasi end device itu sendiri, serial number high dan serial number low dari

router sebagai protokol dan jika data berasal dari end device maka data dikirim ke

router namun jika data asalnya dari router maka end device akan menerima data.

3.4.5 Perancangan Alat

Berikut gambar 3.5 blok diagram rancang alat dengan tanda blok garis

merah yang menunjukkan lingkup kerja penulis beserta cara kerja dari alat yang

akan dibuat.

Server thinkspeak

Gambar 3.5 Blok Diagram Rancang Alat

Prinsip kerja dari masing-masing blok diagram di atas adalah:

1. Modul sensor gas berfungsi sebagai pendetaksi gas LPG.

2. Modul sensor PIR berfungsi sebagai pendeteksi gerakan.

3. Modul sensor Api berfungsi sebagai pendeteksi Api.

4. Arduino Mega 2560 berperan sebagai prosesor yang akan mengirimkan data

dari sensor-sensor yang ada.

5. Modul Xbee berfungsi sebagai media komunikasi nirkabel antar Arduino

mega 2560 dengan Arduino Mega pada control panel.

Setiap modul sensor dipasang di Arduino Mega 2560 pada sistem smart home,

dengan tujuan mengolah data pembacaan dari sensor dan dikirim melalui xbee,

untuk dikirimkan ke arduino Mega.

Arduino Mega

xbee

Bluetooth ESP 8266

Arduino Mega

2560

Sensor gas

Sensor PIR

Sensor Api

xbee

Arduino Mega

2560

Sensor gas

Sensor PIR

Sensor Api

xbee

Modul sensor gas, sensor api, dan sensor PIR mengirimkan kondisi ke arduino

mega dengan perantara xbee.

Setelah data diterima oleh arduino mega, maka arduino mega akan

mengirimkan data tersebut ke server thinkspeak sebagai penyedia layanan

penyimpanan data dan monitoring hasil pembacaan sensor.

3.5 Perancangan Power Supply

Power supply berperan sebagai sumber tegangan bagi berbagai komponen

penyusun alat. Power supply yang dirancang adalah power supply dengan 2 buah

sumber tegangan, masing-masing 9V dan 5V. Hal ini dikarenakan mikrokontroller

akan di berikan input tegangan 9V dan untuk sensor-sensor serta xbee akan

diberikan input 5V.

Spesifikasi power supply:

• Tegangan input :220V AC

• Tegangan Output : 9V dan 5V

Bahan yang dibutuhkan:

• LM7809 1 buah

• LM7805 1 buah

• Diode rectifier 2 buah

• Kapasitor 3300 uF 1 buah

• Kapasitor 1000 uF 2 buah

• Tranformator CT 1 buah

Gambar 3.6 rangkaian powersupply output 9v dan 5v

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL

Untuk mengetahui apakah jaringan sensor nirkabel pada smart home

berbasis Arduino berjalan dengan baik atau tidak, maka dilakukan pengujian di

setiap aspek yang dapat mempengearuhi kinerja alat yang telah dibuat. Pengujian

ini dimaksudkan untuk mengetahui kinerja sensor, mikrokontroller, xbee, dan

powersupply yang akan digunakan apakah memiliki kerusakan atau tidak, karena

kondisi alat yang kurang baik akan mengganggu proses berkerjanya sistem.

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply

Powersupply yang dibuat memiliki output 5v dan 9v hal ini dikarenakan

beberapa komponen seperti sensor api, sensor gas, sensor asap, sensor pir, dan

xbee memerlukan tegangan input 5v dan mikrokontroller arduino mengunakan

tegangan 9v. Pada pengujian output powersupply menggunakan multimeter digital

seperti pada gambar 4.1. Untuk mengetahui nilai error sebuah pengukuran dapat

menggunakan rumus.

Gambar 4.1 (a) pengujian output powersupply 5v (b) output 9v

%error = (hasil terukur)-(tegangan) / (hasil terukur * 100%)

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan Output pada Regulator

Tegangan Power Supply Hasil ukur Power Supply

Error Power Supply

5V 4,93V

1,4%

9V 9,08V

0,88%

4.2 Pengujian sensor PIR

Sensor Pir adalah sensor yang berfungsi sebagai pendeteksi kondisi keadaan

rumah. Pada penelitian di tugas akhir ini menggunakan satu sensor PIR untuk

masing-masing ruangan. Cara kerja dari modul sensor ini yaitu dengan membaca

gerakan yang terjadi pada sensor PIR yang telah terpasang.

Pada pengujian hasil pembacaan sensor pir digunakan led sebagai indikator

hasil pembacaan sensor yaitu led akan menyala jika pir mendeteksi gerakan.

Komponen yang dibutuhkan:

• Sensor PIR 1 buah

• Arduino Mega 2560 1 buah

• Project board 1 buah

• Led 1 buah

Gambar 4.2 pengujian sensor pir

Tabel 4.2 hasil pengujian sensor PIR

Tegangan

input

Power

Supply

Tegangan

input Power

Supply

(terukur)

Jarak

pengujian

sensor

PIR

Objek

pengujian

Sensor

PIR

Vo

(Tegangan

Output)

pada sensor

PIR

Waktu

respon

sensor PIR

5 V 4,93 V 1 m Manusia 4,57 V 6,05 detik

5 V 4,93 V 2 m Manusia 4,57 V 6,02 detik

5 V 4,93 V 3 m Manusia 4,52 V 6,07 detik

5 V 4,93 V 4 m Manusia 4,49 V 6,08 detik

Dari tabel 4.2 dapat dilihat bahwa semakin jauh objek, waktu respon semakin

lama.

4.3 Pengujian sensor api

Sensor api adalah sensor yang berfungsi sebagai pendeteksi api disekitar

ruangan, sensor api dapat diatur kepekaannya dengan mengubah resistansinya,

sehingga disaat terjadi kebakaran sensor api dapat mendeteksi api sebelum api itu

mengenai dan merusak sensor api. Data yang terdeteksi sensor api akan diproses

dan diolah pada mikrokontroller.

Komponen yang dibutuhkan:

• Sensor Api 1 buah

• Arduino Mega 2560 1 buah

• Project board 1 buah

• Led 1 buah

• Korek api 1 buah

Gambar 4.3 pengujian sensor Api

Tabel 4.3 hasil pengujian sensor Api

Tegangan

input

Power

Supply

Tegangan

input Power

Supply

(terukur)

Jarak

Jarak

pengujian

sensor

Api

Objek

pengujian

Sensor Api

Vo (Tegangan

Output pada

sensor Api

5 V 4,93 V 1 m Korek Api

menyala

4,97 V

5 V 4,93 V 2 m Korek Api

menyala

4,77 V

5 V 4,93 V 3 m Korek Api

menyala

4,22 V

Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa semakin jauh jarak objek tegangan output

semakin kecil.

4.4 Pengujian sensor Gas dan Asap

Pada pengujian sensor gas dan asap dilakukan bersamaan karena

keterkaitannya pada jenis input yaitu asap mengandung zat gas sehingga ketika

ada asap maka sensor gas akan menghasilkan tegangan output juga tetapi jika

yang terdeteksi hanya gas saja maka sensor asap tidak menghasilkan tegangan

output.

Komponen yang dibutuhkan:

• Sensor Asap 1 buah

• Arduino Mega 2560 1 buah

• Project board 1 buah

• Led 1 buah

• Sensor Gas 1 buah

Gambar 4.4 pengujian sensor gas dan asap pada ruang tertutup

Tabel 4.4 hasil pengujian sensor gas dan asap

Kondisi (Gas & Asap) Gas Asap

V in Vout Vin Vout

Tidak ada 4, 93 0,054 4,93 0,089

Sedikit 4,93 0,76 4,93 1,64

Banyak 4,93 3,02 4,93 3,78

Tabel 4.5 pembacaan sensor gas dan asap

kondisi Sensor gas Sensor asap

Ada gas Mendeteksi Tidak mendeteksi

Ada asap Mendeteksi Mendeteksi

Keterangan tabel 4.4 pada saat kondisi sensor gas dan sensor asap tidak

mendeteksi adanya gas dan asap, sensor asap memiliki Vout 0,089 dan gas

memiliki Vout 0,054. Semakin banyak asap dan gas yang terdeteksi maka vout

semakin besar.

Keterangan table 4.5 pada kondisi ada asap maka sensor gas dan sensor asap

akan mendeteksi, karena pada asap terkandung zat gas.

4.5 Konfigurasi xbee

Konfigurasi xbee dimaksudkan agar komunikasi data antar xbee dapat dikirim

sesuai penerima dan dapat ditampilkan hasil pengirimannya seperti pada gambar

4.5.

Gambar 4.5 konfigurasi xbee

Table 4.5 properties konfigurasi xbee

Xbee module Configuration Value

Port :COM5-9600/8/N/1/N-

AT

Mac :

0013A20040A0AF69

CH Channel C

ID pan ID 3332

DH Destination Address

High

0

DL Destination Address

Low

0

SH Serial Number High 13A200

SL Serial Number Low 40A0AF69

CE Coordinate Enable Coordinate [1]

NI Node Identifier Coordinate ruangan

Port :COM15-

9600/8/N/1/N-AT

Mac :0013A20040936D2D

CH Channel C

ID pan ID 3332

DH Destination Address

High

13A200

DL Destination Address

Low

40A0AF69

SH Serial Number High 13A200

SL Serial Number Low 40936D2D

CE Coordinate Enable End Device [0]

NI Node Identifier Ruang1

Port :COM4-9600/8/N/1/N-

AT

Mac :

0013A20040A0AF9A

CH Channel C

ID pan ID 3332

DH Destination Address

High

13A200

DL Destination Address

Low

40A0AF69

SH Serial Number High 13A200

SL Serial Number Low 40A0AF9A

CE Coordinate Enable End Device [0]

NI Node Identifier Ruang2

Dari tabel 4.5 diketahui bahwa DH dan DL harus diatur agar xbe dapat saling

berkomunikasi

4.6 Pengujian pengiriman data xbee

Pada pengiriman data secara nirkabel jarak mempengaruhi keberhasilan

pengiriman data. Pengujian pengiriman data dilakukan di software xctu pada

bagian console log, tulisan berwarna biru berarti adalah data yang terkirim dan

tulisan berwarna merah adalah data yang diterima. Berikut adalah hasil pengujian

data pada gambar 4.6

Gambar 4.6 Hasil pengiriman dan penerimaa data

Tabel 4.6 pengujian pengiriman data antara coordinate dengan ruangan

Pengirim Penerima

Ruang 1 Ruang 2 Coordinate

Coordinate Terima Terima -

Ruang 1 - - Terima

Ruang 2 - - Terima

Router Terima Terima Terima

Pada tabel 4.6 pengiriman data jika dikirim oleh coordinate maka end device

ruang1 dan ruang2 akan menerima data. End device tidak dapat saling mengirim

data ke sesama end device. Data yang terkirim oleh router dapat diterima oleh

end device maupun coordinate.

Tabel 4.7 pengujian jarak pengiriman data xbee diletakkan tanpa ada halangan

No Jarak (Meter) Data Terkirim

1 1 Ya

2 10 Ya

3 20 Ya

4 30 Ya

5 40 Ya

6 50 Ya

7 60 Ya

8 70 Ya

9 80 Ya

10 90 Ya

11 91 Ya

12 93 Ya

13 94 Tidak

14 100 Tidak

Pada tabel 4.7 jarak koneksi antar xbee hanya 1 sampai 93 meter pada keadaan

tanpa penghalang seperti tembok, kaca dan pohon karena pengujian ini dilakukan

diarea terbuka.

Tabel 4.8 pengujian jarak pengiriman data xbee diletakkan dengan adanya

halangan berupa tembok

No Jarak (Meter) Data Terkirim

1 1 Ya

2 10 Ya

3 20 Ya

4 30 Ya

5 40 Ya

6 42 Tidak

7 50 Tidak

Pada tabel 4.8 data dapat terkirim jika jarak xbee kurang dari 42 meter

4.7 Pengujian Keseluruhan

Pengujian keseluruhan adalah pengujian dimana semua komponen sudah

tersusun dan sudah bekerja sesuai dengan tujuan tugas akhir. Seperti pada gambar

4.7 berikut ini.

Gambar 4.7 keseluruhan sensor yang sudah tersusun

Tabel 4.9 pengujian keseluruhan

Dari tabel 4.9 diketahui bahwa sensor bekerja dengan baik dan dapat

mendeteksi objek yang diuji. Tegangan output yang dihasilkan adalah hasil

dari pembacaan jika kondisi dan objek ada.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam penulisan penelitian tugas akhir ini telah diuraikan bagaimana jaringan

sensor nirkabel menggunakan xbee dapat saling bertukar data. Maka penulis

menyimpulkan bahwa:

1. Semakin jauh jarak penempatan modul xbee dengan prosessor utama, maka

konektifitas xbee semakin berkurang.

2. Data yang dikirim oleh sensor akan diterima oleh mikroprosessor sebelum

melalui xbee.

3. Tegangan output sensor saat pengujian keseluruhan berbeda dengan

tegangan output saat pengujian satu persatu.

5.2 Saran

Dalam penyelesaian tugas akhir ini, masih terdapat banyak kekurangan

dalam beberapa aspek. Oleh sebab itu, berikut merupakan beberapa saran yang

diharapkan dalam pengembangan untuk kedepanya terhadap modul latih ini .

1. Dibutuhkan pengembangan yang lebih agar dalam komunikasinya jaringan

sensor nirkabel dapat terkirim , misalnya menggunakan xbee pro..

2. Untuk jaringan zigbee pada jaringan sensor nirkabel dapat menambahkan

router yang sesuai dengan jaringan mesh.

3. Untuk interface pengiriman data agar dapat dilihat dengan XCTU karena

shield yang digunakan tidak mendukung melihat pengiriman data setelah

xbee di hubungkan dengan arduino mega .

DAFTAR PUSTAKA

Pratama, I Putu Agus Eka dan Suakanto, Sinung, Wireless Sensor Network.

Bandung: Informatika, 2015.

Sofana, Iwan, CISCO CCNA & JARINGAN KOMPUTER. Edisi revisi. Bandung:

Informatika, 2012.

Gemilang, Titis Riskhal Satya. Aplikasi Komunikasi Nirkabel Pada Sistem

Kontrol Dan Monitoring Smart Home Berbasis Arduino Mega 2560. Balikpapan:

Politeknik Negeri Balikpapan, 2016.

Wildian, dan Marnita, Osna. Sistem Penginformasi Keberadaan Orang Di Dalam

Ruang Tertutup Dengan Running Text Berbasis Mikrokontroler dan Sensor PIR

(Passive Infrared). Lampung: Universitas Lampung, 2013.

LAMPIRAN

PROGRAM ARDUINO

Ruang 1

const int pir = 2;

const int api = 3;

int led = 8;

String incoming;

int buttonState = 0;

int butapi = 0;

int smokeA0 = A5;

int gas = A3;

int sensorThres = 250;

int valuegas = 400;

void setup()

{

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(pir, INPUT);

pinMode(smokeA0, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

if (Serial.available()>0)

{

incoming = Serial.readString();

if (incoming =="Led ON")

{

digitalWrite(led, HIGH);

Serial.println("RUANG 1 Hidup");

}

else if(incoming=="Led OFF")

{

digitalWrite(led,LOW);

Serial.println("RUANG 1 Mati");

}

}

// untul kontrol lampu

buttonState = digitalRead(pir);

if (buttonState == HIGH)

{

// turn LED on:

Serial.print("*5");

delay(500);

}

if (buttonState == LOW)

{

// turn LED on:

Serial.print("*0");

delay(500);

}

// untuk pir

butapi = digitalRead(api);

if (butapi == LOW)

{

// turn LED on:

Serial.print(",6");

delay(500);

}

if (butapi == HIGH)

{

// turn LED on:

Serial.print(",0");

delay(500);

}

// untuk api

int sengas = analogRead(gas);

if (sengas > valuegas)

{

Serial.print(",7");

delay(500);

}

if ( sengas < valuegas)

{

Serial.print(",0");

delay(500);

}

int analogSensor = analogRead(smokeA0);

if (analogSensor > sensorThres)

{

Serial.print(",8#");

delay(500);

}

else

{

// turn LED off:

Serial.print(",0#");

delay(500);

// untuk asap

}

delay(3000);

}

Ruang 2

const int pir = 2;

const int api = 3;

int led = 8;

String incoming;

int buttonState = 0;

int butapi = 0;

int smokeA0 = A5;

int gas = A3;

int sensorThres = 250;

int valuegas = 400;

void setup()

{

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(pir, INPUT);

pinMode(smokeA0, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

if (Serial.available()>0)

{

incoming = Serial.readString();

if (incoming =="Led ON")

{

digitalWrite(led, HIGH);

Serial.println("RUANG 2 Hidup");

}

else if(incoming=="Led OFF")

{

digitalWrite(led,LOW);

Serial.println("RUANG 2 Mati");

}

}

// untul kontrol lampu

buttonState = digitalRead(pir);

if (buttonState == HIGH)

{

Serial.print("*1");

delay(500);

}

if (buttonState == LOW)

{

// turn LED on:

Serial.print("*0");

delay(500);

}

// untuk pir

butapi = digitalRead(api);

if (butapi == LOW)

{

// turn LED on:

Serial.print(",2");

delay(500);

}

if (butapi == HIGH)

{

// turn LED on:

Serial.print(",0");

delay(500);

}

// untuk api

int sengas = analogRead(gas);

if (sengas > valuegas)

{

Serial.print(",3");

delay(500);

}

if ( sengas < valuegas)

{

Serial.print(",0");

delay(500);

}

int analogSensor = analogRead(smokeA0);

if (analogSensor > sensorThres)

{

Serial.println(",4");

delay(500);

}

else

{

// turn LED off:

Serial.println(",0");

delay(500);

// untuk asap

}

delay(1500);

}

LAMPIRAN GAMBAR

GAMBAR CONTROL PANEL

GAMBAR COORDINATE

GAMBAR ROUTER

GAMBAR END DEVICE