17  

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan dan realisasi dari perangkat

keras, serta perangkat lunak dari perancangan pengatur akses pintu masuk dan pencatat

presensi di Laboratorium Skripsi Elektronika Universitas Kristen Satya Wacana.

3.1. Blok Diagram

Gambaran sistem dan cara kerja sistem yang akan dikerjakan atau

dibangun secara terperinci akan dijelaskan oleh blok diagram di bawah ini.

Gambar 3.1. Blok Diagram Pengatur Akses Pintu Masuk dan Pencatat Presensi.

Rangkaian perangkat keras sistem pengatur akses pintu masuk dan pencatat

presensi digambarkan pada Gambar 3.1. Data yang diperoleh akan diproses oleh

Arduino Mega 2560 kemudian ditampilkan melalui LCD. Peringatan atau alarm

dikeluarkan menggunakan buzzer.

Untuk dapat login/masuk ke ruangan laboratorium skripsi, mahasiswa perlu

menekan sebuah tombol pada box di luar ruangan untuk mengaktifkan fingerprint

sensor yang berada diluar, tombol tersebut terhubung dengan pin analog Arduino

Mega 2560 sedangkan fingerprint sensor terhubung dengan serial data Arduino

Mega 2560. Hasil dari sensor fingerprint yang berupa nomor ID tersebut akan

18  

dicari pada data yang sudah tersimpan pada SD-Card. SD-Card reader sudah

terdapat pada modul Ethernet Shield W 5100, modul ini menggunakan

komunikasi SPI (Serial Pheripheral Interface) pada Arduino Mega 2560. Untuk

memilih penggunaan Ethernet Shield W 5100 sebagai perangkat untuk

menghubungkan Arduino Mega 2560 dengan internet, pin digital nomor 4 pada

arduino dibuat berlogika 1 (high). Untuk mendapatkan koneksi internet melalui

USB Modem, Ethernet Shield membutuhkan wireless N Router TL-MR3020 yang

terhubung menggunakan kabel LAN.

Apabila sensor fingerprint tidak dapat mengenali sidik jari dari mahasiswa

yang sudah terdaftar dalam sistem tersebut setelah 3 kali percobaan, mahasiswa

tersebut dapat melakukan login menggunakan keypad yang tersedia untuk

menginput NIM dan password mahasiswa tersebut. Tombol-tombal keypad

tersebut dideteksi menggunakan metode scanning keypad. Apabila login berhasil,

data dari mahasiswa tersebut ditampilkan melalui LCD, kemudian data tersebut

dicatat pada SD-Card dan dikirim ke ruang obrolan pesan di aplikasi Telegram,

lalu electromagnetic lock dimatikan agar pintu dapat terbuka dan pada saat

tersebut sensor pintu diaktifkan untuk mengamati pintu tersebut sudah ditutup

kembali atau belum setelah mahasiswa tersebut keluar/masuk ruangan. Jika pintu

belum kembali ditutup setelah 10 detik maka buzzer diaktifkan sebagai

peringatan. Apabila setelah 5 detik peringatan diabaikan, sistem akan mencatat

kejadian tersebut dan mengirimkan pemberitahuan melalui telegram kepada

admin.

Untuk logout/keluar dari ruangan, proses kerja sistem sama dengan proses

login. Jika pengguna tidak dikenali atau tidak terdaftar pada sistem setelah

melakukan login/logout melalui keypad, sistem akan kembali menampilkan

waktu. Baterai digunakan sebagai catu daya cadangan pada sistem agar sistem

tetap dapat berjalan saat sumber daya listrik sedang padam.

19  

3.2. Algoritma Sistem

Pada bagian ini akan dijelaskan algoritma yang digunakan pada sistem.

Algoritma dapat dilihat dalam bentuk diagram alir pada gambar

Gambar 3.2. Diagram Alir Keseluruhan Sistem.

20  

Penjelasan Diagram Alir Keseluruhan Sistem

Terdapat pilihan menu, yaitu login, dan logout. Pada menu logout setelah

pengecekan sidik jari menggunakan sensor fingerprint ZFM60 V1.2, apabila

sidik jari tidak terbaca sebanyak 3 kali, maka sistem akan melakukan pengecekan

id menggunakan keypad melalui input NIM dan password. Id yang didapat

tersebut akan dicari pada data yang tersimpan apakah terdaftar pada sistem atau

tidak, kemudian akan dilakukan pengecekan kembali apakah id/akun tersebut

merupakan admin, jika merupakan admin maka tampilan menu untuk admin akan

ditampilkan LCD, yaitu untuk logout atau untuk mengatur sistem tersebut.

Untuk selain admin maka sistem akan berjalan untuk menyimpan data akun

tersebut ke SD-Card (logger), kemudian mengirim data akun tersebut ke admin

melalui aplikasi Telegram, kemudian mematikan Electromagnetic Lock agar

pintu dapat dibuka dan mengaktifkan sensor pintu untuk membaca apakah pintu

sudah kembali ditutup atau belum. Durasi untuk pintu tetap terbuka adalah 10

detik, apabila melebihi dari batas tersebut, alarm akan diaktifkan. Jika alarm yang

sudah diaktifkan selama lebih dari 5 detik dan diabaikan, sistem akan mencatat

kondisi yang terjadi pada notepad yang disimpan pada SD-Card dan juga

mengirim kondisi melalui Telegram.

Apabila dibutuhkan waktu yang lebih lama karena ada kepentingan

tertentu, admin dapat menambahkan waktu jeda maksimal 15 menit. Pilihan jeda

ini hanya dapat diakses oleh admin melalui menu admin pada sistem.

Pada saat login sistem berjalan seperti saat logout, tetapi pilihan menu

admin tidak ditampilkan saat admin melakukan login.

3.3. Realisasi Perangkat Keras

Berikut rancangan realisasi perangkat keras.

3.3.1. Box Alat

Perealisasian box untuk perangkat keras, terdiri dari 2 box. Box pertama

merupakan wadah/tempat diletakannya Arduino Mega2560, baterai, portable

wireless N-Router TL-MR 3020, switching power supply 12V 5A, LCD

20×4 yang pertama, sensor sidik jari yang pertama, tombol

darurat/emergency, tombol untuk melakukan logout, buzzer, usb modem,

rangkaian regulator, dan rangkaian penunjang sistem. Box pertama dipasang

21  

didalam ruangan. Box kedua merupakan wadah/tempat diletakannya LCD

20×4 yang kedua, sensor sidik jari yang kedua, dan tombol untuk melakukan

login. Box kedua dipasang diluar dan dilengkapi penutup untuk melindungi

komponen sistem dari air hujan dan panas matahari.

3.3.1.1. Box Pertama

Berikut gambaran penempatan komponen dan gambaran dari box

pertama.

Gambar 3.3. Penempatan komponen di dalam box pertama.

22  

Gambar 3.4. Penempatan komponen di dalam box pertama.

Keterangan Gambar 3.4 :

1. Stop Kontak listrik AC.

2. Battery / aki kering 12 V.

3. Switching Power Supply 12 V 5A.

4. USB modem.

5. Portable Wireless N-Router TP-Link TL-MR 3020.

6. Buzzer.

7. Rangkaian penunjang.

8. Arduino Mega2560 dan Ethernet-Shield W5100.

9. Rangkaian Regulator.

23  

Gambar 3.5. Box pertama tampak dari atas.

Keterangan Gambar 3.5 :

1. LCD 20×4.

2. Keypad modul 4×4.

3. Sensor Fingerprint ZFM60 V1.2.

4. Tombol untuk Logout.

5. Tombol Emergency.

6. Dimensi panjang × lebar (300 mm × 300 mm).

Gambar 3.6. Dinding box pertama.

24  

Keterangan Gambar 3.6 :

1. Dinding box berdimensi = tinggi × lebar (300 mm × 125 mm).

3.3.1.2. Box Kedua

Berikut gambaran penempatan komponen dan gambaran dari box

kedua.

Gambar 3.7. Box 2 tampak dari atas.

Keterangan Gambar 3.7 :

1. LCD 20×4.

2. Keypad modul 4×4.

3. Sensor Fingerprint ZFM60 V1.2.

4. Tombol untuk Logout.

5. Dimensi box panjang × lebar (120 mm × 120 mm).

Gambar 3.8. Box 2 tampak dari samping.

25  

Keterangan Gambar 3.8 :

1. Tutup box dimensi Panjang × Lebar × Tinggi (120 mm ×

120 mm × 20 mm).

2. Dimensi dinding box Panjang × Lebar × Tinggi (120 mm ×

120 mm × 50 mm).

3.3.2. Penempatan Perangkat Keras

Berikut gambaran penempatan box, electromagnetic door-lock, sensor pintu

magnetik.

3.3.2.1. Tampak dari Luar Ruangan

Penempatan perangkat di luar ruangan.

Gambar 3.9. Penempatan perangkat di luar ruangan.

26  

3.3.2.2. Tampak dari Dalam Ruangan

Penempatan perangkat di dalam ruangan.

Gambar 3.10. Penempatan perangkat di dalam ruangan.

3.4 Rangkaian

Rangkaian dibuat dengan menggunakan software Eagle karena memiliki

fitur pcb design.

Gambar 3.11. Rangkaian Regulator

27  

Rangkain regulator menggunakan dua komponen utama, yaitu LM7805

dan LM7812. LM7805 berfungsi sebagai regulator tegangan 5V dan LM7809

berfungi sebagai regulator tegangan 9V.

Gambar 3.12. Rangkaian penunjang.

Rangkain relay untuk mengaktifkan/mematikan electromagnetic door lock,

port untuk SDA/SCL berfungsi untuk menghubungkan beberapa pin SDA/SCL

dengan arduino, dan deteksi sensor pintu berfungsi untuk menentukan kondisi

pintu agar lebih mudah dideteksi oleh arduino.

3.5 Modul Sensor Pintu

Modul sensor pintu MC-38 digunakan dalam system ini untuk

menggantikan rangkaian sensor pintu menggunakan photo-Transistor, karena

pada saat dilakukan uji coba di siang hari photo-Transistor 40% gagal membaca

kondisi dengan benar. Hal ini dapat disebabkan karena adanya cahaya matahari

yang kuat memantul dan mengenai phototransistor.

Modul sensor pintu MC-38 ini bekerja seperti saklar, menggunakan prinsip

medan magnet, ketika magnet berhimpit dengan sensor, sensor akan bekerja

sehingga aliran listrik pada masukkan sensor akan di hubungkan dengan keluaran

dari sensor.

28  

Modul sensor pintu MC-38 ini memiliki spesifikasi berikut :

1. Mampu menghantarkan arus listrik maksimal 1 A.

2. Bersifat normally open (tidak terhubung saat magnet tidak

berhimpit).

3. Ukuran/dimensi panjang × lebar = 30 mm × 15 mm.

Gambar 3.13. Modul Sensor Pintu MC-38.

Sensor Pintu MC-38 memiliki 2 pin/kabel, berikut konfigurasi pin/kabel :

1. Salah satu kabel menjadi masukkan tegangan 5V dari rangkaian

regulator tegangan.

2. Selain masukkan, pin tersebut menjadi keluaran dari sensor dan

terhubung dengan rangkaian sensor.

3.6 Electromagnetic Door Lock

Electromagnetic door lock digunakan pada sistem ini untuk menggantikan

penggunaan Solenoid-Door Lock, karena saat dilakukan pengujian penguncian

pintu menggunakan solenoid yang bekerja ketika aliran listrik di alirkan agar

pintu tidak terkunci, solenoid tersebut terbakar ketika sistem memerintah pintu

tidak terkunci selama 8 detik.

Electromagnetic door lock menggunakan prinsip medan magnet yang dapat

menarik logam dengan kuat, electromagnet dipasang pada kusen akan menarik

besi yang dipasang pada pintu ketika dialiri aliran listrik.

Berikut spesifikasi dari Electromagnetic door lock :

1. Mampu menahan gaya hingga 180 kg.

2. Tegangan yang dibutuhkan 12 V hingga 24 V.

3. Berat 1,2 kg.

4. Tidak bekerja saat tidak di aliri arus listrik.

29  

Gambar 3.14. Electromagnetic Door Lock.

Konfigurasi kabel/pin dari Electromagnetic Door-Lock adalah :

1. Kabel berwarna merah dihubungkan dengan power-supply/catu

daya 12 V.

2. Kabel berwarna hitam dihubungkan dengan rangkaian

pengatur/pengontrol Electromagnetic Door-Lock.

3.7 Perangkat Lunak

Berikut perangkat lunak yang digunakan dalam sistem :

3.7.1. Telegram

Dalam perancangan ini menggunakan aplikasi Telegram untuk

mengirim data/informasi ke pengguna melalui jaringan internet. Telegram

memiliki BOT (Build Operate and Transfer) merupakan suatu program

yang berjalan secara otomatis. Berikut langkah-langkah yang

Langkah pertama, membuat BOT pada aplikasi telegram. Setelah BOT

dibuat, penulis mendapat token/kode untuk BOT yang dibuat, berikut kode

yang penulis dapatkan :

48844xxx:AAGoE2GidKE48nximj7ABLhP5Hmxxxxxxx

Kode tersebut digunakan untuk memerintah BOT untuk mengirim pesan

pada Telegram.

Langkah kedua, penulis membuat grup pada Telegram dan

menambahkan BOT yang sudah dibuat, kemudian melakukan pengujian

apakah BOT sudah berhasil ditambahkan kedalam grup atau belum dan

untuk mendapatkan id chat/akun percakapan grup yang nantinya

digunakan agar BOT mengirim pesan pada alamat percakapan grup.

30  

Pengujiannya menggunakan browser kemudian mengetikan

https://api.telegram.org/bot(kode bot)/getUpdates pada address bar

browser yang digunakan. Setelah berhasil penulis mendapat informasi chat

id group seperti ini :

Gambar 3.15. Kode group chat yang didapat.

Kode grup percakapan pada aplikasi Telegram yang penulis dapatkan

adalah : -19xxxxx.

3.7.2. Server Notifikasi PushingBox.

Dalam perancangan ini perangkat lunak yang digunakan adalah aplikasi

server IoT (Internet of Think) pushingBox. Aplikasi ini memudahkan

mengirim pesan/notifikasi dari perangkat IoT ke pengguna. Perangkat ini

menggunakan API (Application Programming Interface) yang dapat

dipakai untuk pemrograman Arduino. Berikut adalah langkah-langkah

penulis menggunakan pushingBox.

1. Membuat akun pada pushingBox (www.pushingbox.com).

2. Membuat services untuk memasukkan kode dari BOT telegram yang

sudah dibuat dan memberi perintah, seperti ini :

https://api.telegram.org/bot4884xxxxx:AAGoE2GidKE48nximj7ABLh

P5HmpHVxxxx/sendMessage

31  

Gambar 3.16. Membuat service pada Pushing Box.

3. Membuat skenario peroses untuk mengirim data yang didapatkan

server dari arduino/perangkat IoT ke BOT Telegram, yang nanti akan

diteruskan/dikirim ke grup chat sesuai kode chat yang diterima.

Gambar 3.17. Membuat skenario pada pushingbox.

Gambar 3.18. Codding pada arduino untuk mengirim data.

Server : www.pushingbox.com.