SISTEM PENGAMAN RUANGAN MENGGUNAKAN PASSWORD

SISTEM PENGAMAN RUANGAN MENGGUNAKAN PASSWORD

Cosmastomo Arnandi¹, Mokhammad Saddam Yusuf², Susanto Eko Sulistyanto³,

Samuel BETA⁴

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹dhimas.cahya@gmail.com, ²sadamyusuft@yahoo.com, ³shoelist31@gmail.com, ⁴sambetak2@gmail.com

Intisari - Sistem Pengaman Ruangan Menggunakan Password adalah sebuah sistem yang digunakan sebagai pengaman ruangan dalam suatu instansi. Modul ini menggunakan Keypad sebagai masukkan password dengan LCD sebagai keluaran yang akan menampilkan karakter password yang dimasukkan. Jumlah karakter password pada alat ini dibuat sebanyak 4 karakter, dengan tampilan pada LCD berupa karakter (*) yang bertujuan supaya keamanan sistem lebih terjamin. Modul ini dilengkapi dengan sebuah Kipas AC dan Lampu Bohlam sebagai keluaran yang digunakan sebagai indikator apabila sudah ada password yang telah dimasukkan. Data yang diterima oleh mikrokontroler dari Keypad akan digunakan untuk mengontrol keluaran berupa Kipas AC dan Lampu Bohlam.

Kata Kunci : Arduino, Keypad Matriks, LCD, Kipas AC, Lampu Bohlam.

Abstract - Room Using Password Security System is a system that is used as a safety space within an institution. This module use Keypad as input with LCD as output which will display character entered password. The number of characters a password on the device for as many as four characters, the display on the LCD in the form of characters (*), which aims to be the system's security is guaranteed. This module is equipped with an AC fan and lamp bulb as an output that is used as an indicator of when the existing password has been entered. Data received by the microcontroller on the keypad will be used to control the output of the AC fan and lamp bulb.

Keyword : Arduino, Keypad Matrix, LCD, AC Fan, Lamp Bulb.

I.                   PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pada saat ini keamanan suatu ruangan sangat penting apalagi untuk ruangan-ruangan penyimpanan seperti brankas atau ruangan yang menyimpan dokumen penting. Sistem keamanan yang aman sangat diperlukan agar tidak terjadi pencurian. Biasanya untuk menjaga keamanan sebuah ruangan agar aman dan terhindar dari pencurian maka sebuah ruangan diberi penjaga atau satpam. Namun lama kelamaan seiring kemajuan teknologi muncul ide-ide untuk membuat sistem keamaan yang canggih, efisien, dan tentu lebih aman dari sebelumnya.

Sistem pengaman ruangan menggunakan password ini sangat berguna apabila digunakan pada sebuah ruangan yang membutuhkan tingkat keamanan yang tinggi. Sistem pengaman ruangan ini memanfaatkan Keypad Matriks sebagai masukkan password yang dapat membuka sistem dalam ruangan serta penggunaan alat listrik dalam ruangan akan terkontrol, apabila tidak ada orang maka tidak ada peralatan listrik yang menyala. Sehingga lebih efektif dan efisien dalam penghematan energi. Apabila kita memasukan password yang benar, maka akan memberikan supply listrik ke peralatan yang ada di dalam ruangan sehingga peralatan listrik yang diinginkan dapat menyala. Apabila kita salah memasukkan password, maka lampu akan menyala sebagai indikator bahwa password yang dimasukkan salah.

1.2  Perumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang, maka disusun rumusan masalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana agar sistem pengaman ruangan ini dapat mengontrol lampu pada sebuah ruangan menggunakan masukkan password dari Keypad Matriks?

2.      Bagaimana agar dapat mengembangkan Mikrokontroller Arduino Uno dengan masukkan Keypad Matriks dan indikator luaran berupa LCD, Kipas AC 220v, dan Lampu Bohlam?

1.3  Ruang Lingkup

Berdasarkan rumusan masalah tersebut, agar pembahasan terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut :

1.      Data masukkan password yang diterima oleh mikrokontroler dari Keypad akan digunakan untuk mengontrol output Kipas AC 220v dan Lampu Bohlam.

2.      LCD akan menampilkan karakter password yang diinputkan melalui Keypad Matriks dalam karakter (*) agar keamanan sistem lebih terjamin.

3.      Kipas AC 220v akan ON dan Lampu Bohlam akan OFF, saat password yang diinputkan melalui Keypad Matriks benar. Sedangkan Kipas AC 220v akan OFF dan Lampu Bohlam akan ON, saat password yang diinputkan melalui Keypad Matriks salah.

4.      Apabila password yang diinputkan salah, maka perlu menekan tombol (#) agar sistem mereset password yang telah dimasukkan sebelumnya.

1.4  Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arduino ini adalah sebagai berikut :

1.      Dapat mengontrol Kipas AC 220v dan Lampu Bohlam menggunakan password yang diinputkan melalui Keypad Matriks.

2.      Dapat mengembangkan Mikrokontroller Mikrokontroller Arduino Uno dengan masukkan Keypad Matriks dan indikator luaran berupa LCD, Kipas AC 220v, dan Lampu Bohlam.

3.      Menerapkan ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan pada peralatan elektronik.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat. Teori-teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi: Arduino Uno, Keypad, LCD, Kipas AC, Lampu, dan Optotriac.

2.1  Arduino Uno

Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Uno mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM, 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset). Arduino Uno memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Gambar 1.  Mikrokontroller Arduino Uno

Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:

·         Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.

·         External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.

·         PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsianalogWrite().

·         SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini menghubungkan komunikasi SPI menggunakan SPI library.

·         LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.

Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:

·         TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library 

·         AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference().
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.

2.2  Keypad Matriks 4x4

Keypad matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara matriks (baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input mikrokontroller. Keypad matriks 4x4 ini menggunakan 8 pin untuk menampilkan 16 karakter. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal dan vertikal, yang membentuk baris dan kolom.

Gambar 2. Keypad Matriks 4x4

Bagian keypad  ini  digunakan sebagai input yang kemudian akan diproses oleh Arduino Uno, sehingga hasilnya kemudian akan ditampilkan pada LCD. Keypad yang digunakan adalah Keypad Matriks 4x4 yang dimanfaatkan untuk memasukan kode password ke mikrokontroler.

2.3    LCD 16x2

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal-alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. LCD merupakan lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan  tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

Gambar 3. LCD 16x2

Pada aplikasi ini, LCD yang digunakan memiliki jumlah karakter 16x2. LCD ini berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan karakter password yang sesuai yang dikehendaki.

2.4    Kipas AC 220v

Motor arus bolak-balik (motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi  mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran dari pada rotor. Motor listrik arus bolak-balik dapat dibedakan atas beberapa jenis. Pada motor AC, arus dilewatkan melaui kumparan, dan akan menghasilkan torsi pada kumparan, dimana motor hanya dapat bekerja pada frekuensi gelombang sinus.

Gambar 4. Kipas AC 220v

Dalam motor AC umumnya medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet didukung oleh tegangan AC sama dengan kumparan motor. Kumparan yang menghasilkan medan magnet disebut sebagai "stator", sedangkan kumparan dan inti padat yang berputar disebut "dinamo". Dalam motor AC medan magnet sinusoidal bervariasi, seperti arus dalam kumparan bervariasi.

2.5  Lampu Bohlam

Lampu bohlam atau dikenal dengan lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.

Gambar 5. Lampu Bohlam

Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt.  Pada pembuatan Proyek Arduino ini, lampu bohlam yang digunakan memiliki tegangan kerja 220VAC yang diperoleh dari sumber listrik PLN.

2.6  Optotriac

Optotriac atau Optoisolator  merupakan  komponen  semikonduktor  yang  tersusun  atas  LED  infra  merah  dan sebuah photo triac yang digunakan sebagai pengendali triac. Optoisolator biasanya digunakan sebagai antar muka (interface) antara rangkaian pengendali dengan rangkaian daya (triac) dan juga sebagai pengaman rangkaian kendali, karena antara LED infra merah dan photo triac tidak terhubung secara elektrik, sehingga bila terjadi kerusakan pada rangkaian daya (triac) maka rangkaian pengendali tidak ikut rusak.

   Gambar 6. Optotriac

Optoisolator biasanya terdiri dari dua macam yaitu optoisolator yang terintegrasi dengan rangkaian zero crossing detector dan optoisolator yang tidak memiliki rangkaian zero cossing detector. Optoisolator yang terintegrasi dengan zero crossing detector biasanya menggunakan triac sebagai solid state relay (SSR), sedangkan pada optoisolator yang tidak terintegrai dengan zero crossing detector biasanya menggunakan triac untuk mengendalikan tegangan.

III.             PERANCANGAN ALAT

Bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan alat ‘’Sistem Pengaman Ruangan Menggunakan Password”. Pada perancangan alat ini meliputi perancangan perangkat lunak (software), dan perangkat keras (hardware).

3.1  Penentuan Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat ditetapkan terlebih dahulu sebagai acuan dalam perancangan. Spesifikasi alat yang direncanakan yaitu sebagai berikut :

1.      Arduino Uno dapat dinyalakan dengan tegangan suplay sebesar 9V, baik menggunakan batterai ataupun adaptor.

2.      Keypad Matriks 4x4 digunakan untuk memasukkan karakter password ke mikrokontroler Arduino Uno.

3.      LCD 16x2 digunakan untuk menampilkan karakter password berupa (*) agar keamanan sistem lebih terjamin.

4.      Kipas AC 220v dan Lampu Bohlam digunakan sebagai indikator keluaran.

5.      Digit kode password yang digunakan berjumlah empat digit.

6.      Alat ini tidak memiliki fitur untuk merubah kode password dari keypad langsung, melainkan harus memprogram ulang pada mikrokontroler Arduino Uno.

3.2  Perancangan Diagram Blok

Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan rangkaian. Tujuan lain diagram blok ini adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang sesuai dengan perancangan sebelumnya.

Gambar 7. Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

Keterangan diagram blok :

1.      Keypad Matriks 4x4 digunakan sebagai masukkan berupa karakter password.

2.      Mikrokontroler Arduino Uno digunakan untuk memproses data masukkan karakter password, kemudian akan menampilkan pada keluaran.

3.      LCD berfungsi untuk menampilkan karakter password yang dimasukkan melalui Keypad.

4.      Kipas AC dan Lampu Bohlam digunakan sebagai luaran yang menjadi indikator apakah password yang dimasukkan sudah benar ataupun salah.

3.3  Prinsip Kerja Alat

Pada perancangan alat “Sistem Pengaman Ruangan Menggunakan Password’’ ini pada kondisi awal LCD akan menampilkan tulisan ‘’Pass” pada baris 1 sebagai tanda bahwa diperlukan adanya password yang harus dimasukkan. Kemudian perlu menekan keypad sebagai masukkan password, password pada perangkat ini dibuat sebanyak 4 digit dengan karakter “1234”.

Setelah password dimasukkan harus menekan tombol (*) untuk tombol enter. Apabila password yang dimasukkan benar maka kipas akan menyala selama 5 detik dan lampu akan padam, serta LCD akan menampilkan tulisan “Success…”. Sedangkan apabila password yang dimasukkan salah, maka kipas akan padam dan lampu akan nyala, serta LCD akan menampilkan tulisan “Wrong…”. Untuk kembali ke posisi awal, maka perlu menekan tombol (#) yang difungsikan sebagai reset untuk kembali mengulang memasukkan password.

3.4  Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras ini Mikrokontroller Arduino Uno mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, Modul Bluetooth mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, Keypad Matriks mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, sedangkan Kipas dan Lampu Bohlam mendapatkan supply tegangan 220 Volt AC. Karena Kipas dan Lampu Bohlam dikontrol oleh tegangan DC, maka kami menggunakan Rangkaian Optotriac dengan menggunakan MOC 3020 dan Triac sebagai komponen utama driver untuk mengontrol Kipas dan Lampu Bohlam.

Gambar 8. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan

3.5  Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak ini berfungsi untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik. Perangkat lunak yang dirancang dengan menggunakan program Arduino. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar sebagai berikut :

Gambar 9. Flowchart Program

IV.              PENGUJIAN ALAT

Pengujian alat ini bertujuan untuk mengetahui apakah modul lampu ini dapat bekerja atau tidak. Pada perancangan alat “Sistem Pengaman Ruangan Menggunakan Password’’ ini pada kondisi awal LCD akan menampilkan tulisan ‘’Pass” pada baris 1 sebagai tanda bahwa diperlukan adanya password yang harus dimasukkan.

Kemudian perlu menekan keypad sebagai masukkan password, password pada perangkat ini dibuat sebanyak 4 digit dengan karakter “1234”.

Setelah password dimasukkan harus menekan tombol (*) sebagai tombol enter. Apabila password yang dimasukkan benar maka kipas akan menyala selama 5 detik dan lampu akan padam, serta LCD akan menampilkan tulisan “Success…”.

Sedangkan apabila password yang dimasukkan salah, maka kipas akan padam dan lampu akan nyala, serta LCD akan menampilkan tulisan “Wrong…”. Untuk kembali ke posisi awal, maka perlu menekan tombol (#) yang difungsikan sebagai reset untuk kembali mengulang memasukkan password.

V.                 KESIMPULAN

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada Proyek Arduino ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1.      Program sistem pengaman ruangan menggunakan password ini sangat berguna apabila digunakan pada sebuah ruangan yang membutuhkan tingkat keamanan yang tinggi.

2.      Penggunaan alat listrik dalam ruangan akan terkontrol, apabila tidak ada orang maka tidak ada peralatan yang menyala. Sehingga lebih efektif dan efisien dalam penghematan energi.

3.      Apabila password yang dimasukkan kedalam sistem benar, maka akan memberikan supply listrik ke peralatan yang ada di dalam ruangan sehingga peralatan listrik yang diinginkan dapat menyala.

4.      Apabila password yang dimasukkan kedalam sistem salah, maka lampu akan menyala sebagai indikator bahwa password yang dimasukkan salah.

5.      Untuk mereset apabila terjadi kesalah dalam memasukkan password, maka perlu menekan tombol (#) yang difungsikan sebagai tombol reset dalam sistem pengaman ruangan ini.

REFERENSI

[1] Arduino Home Page. (2012). Arduino Uno. [Online]. Tersedia: http://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno [07 Januari 2016]

[2] Wikipedia. (2013,April). TRIAC [Online]. Tersedia:

http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC [07 Januari 2016]

[3] Com-08653. (2011). Keypad Rubber Datasheets. [Online]. Tersedia: http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Components/General/SparkfunCOM-08653-Datasheet.pdf [08 Januari 2016]

[4] Nailul Falah. (2012,April). IC MOC3020 [Online]. Tersedia: http://talinglinggo.blogspot.com/2012/04/ic-moc302013.html [08 Januari 2016]

[5] Belajar Arduino. (2014,Juli). Sistem Pembuka Pintu Menggunakan Password [Online]. Tersedia: http://belajarduino.blogspot.co.id/2014/07/sistem-pembuka-pintu-menggunakan.html [09 Januari 2016]