PENDETEKSI PERPINDAHAN BENDA MUSEUM

PENDETEKSI PERPINDAHAN BENDA MUSEUM

Naufal Agastia¹, Pramuditya Purba Aji², Samuel BETA³

 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

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

E-mail : ¹aganagastia@gmail.com , ² pramuditya.purba@yahoo.com

³ sambetak2@gmail.com

Intisari – Untuk mengetahui perpindahan benda di suatu museum, dibutuhkan alat yang berfungsi untuk mendeteksi perpindahan tersebut. Maka dalam proyek ini dibuatlah sebuah sistem menggunakan ARM dengan masukan sensor Accelerometer dan luaran berupa Bluetooth HC – 05 dan buzzer. Sensor Accelerometer berfungsi untuk mengetahui kondisi normal benda dan kondisi benda ketika dipindah. Bluetooth HC - 05 berfungsi untuk mengirimkan informasi ke android, dan buzzer sebagai pemberitahuan suara. Sedangkan ARM berfungsi sebagai kontroller dan pemroses sinyal.

Kata Kunci : ARM, ADXL335, Bluetooth HC-05, Buzzer

Abstract – To know the movement of objects in a museum, it takes a tool that serves to detect such displacement. In this project it leads to a system using ARM with the input sensors Accelerometer and outside in the form of Bluetooth HC – 05 and buzzer. Sensors Accelerometer to determine the condition of normal thing and the thing when it was moved. Bluetooth  HC - 05 serves to send information to the android, and buzzer as the voice, while ARM to function as kontroller and it's going out.

Keywords: ARM, ADXL335, Bluetooth HC-05, Buzzer.

1.      PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan saat ini semakin maju di semua bidang. Khususnya teknologi dalam komunikasi dan teknologi yang menunjang kebutuhan manusia yaitu ponsel. Awalnya fungsi ponsel hanya sebagai alat komunikasi, tetapi seiring dengan perkembangannya pengaplikasian ponsel digunakan untuk membantu dalam aktivitas sehari-hari sehingga semakin efisien dan efektif. Dalam aktivitas sehari-hari, banyak ditemui kendala dikarenakan belum ada alat untuk memantau atau memonitoring suatu benda, terkhusus di museum.

Oleh karena itu, kami membuat Proyek ARM yaitu Pendeteksi Perpindahan Benda Museum, bertujuan untuk mendeteksi dan memonitor suatu benda sehingga dapat mengetahui benda tersebut sedang diam atau bergerak, dengan memanfaatkan ponsel sebagai penerima data dari mikrokontroller ARM. Benda yang di deteksi melalui Sensor Accelerometer ADXL 335 dan diolah dengan mikrontroller ARM tipe ARM NUC120. Data yang diolah tersebut kemudian dikirimkan ke ponsel melalui Bluetooth HC-05, dan buzzer sebagai pemberitahuan suara. Data informasi tersebut dapat dibaca melalui sebuah aplikasi android yang dapat di unduh di playstore.

1.2  Perumusan Masalah

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

1. Bagaimana cara membaca data sensor Accelerometer ADXL 335?
2. Bagaimana cara mendeteksi benda yang sedang diam dan benda yang sedang bergerak?
3. Bagaiaman cara mengirimkan informasi ke android melalui Bluetooth HC – 05? 

1.3  Ruang Lingkup

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

       1.  Hanya mendeteksi kemiringan suatu benda.

     2. Hubungan antara Smartphone dengan Mikrokontroller ARM menggunakan jaringan bluetooth dengan jarak ± 10 – 15 meter. 

      3.  Hanya dapat mengirimkan informasi benda tersebut diam atau bergerak

1.4. Tujuan

1. Untuk mendeteksi suatu benda sedang diam atau bergerak.
2. Untuk mengirimkan informasi kondisi benda.
3. Untuk menjaga keamanan suatu benda di museum.

                       

2.      TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­ bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.

Gambar 2.1 Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­ bit dengan tipe ARM NUC120

ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak  membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 2.2 DT-ARM NUC120RDBN

Spesifikasi       :

1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
5. Mendukung Peripheral DMA mode.
6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I²C.
11. Memiliki 1 channel I²C.
12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
18. Tersedia rangkaian reset manual.
19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

2.2  ADXL 335

Accelerometer ADXL335 merupakan accelerometer 3-axis (sumbu x, y, dan z) buatan Analog Devices. Sumbu arah gerak yang dideteksi untuk diukur adalah sumbu arah gerak x, y, dan z. Gambar 2.4 adalah gambar modul accelerometer ADXL335. Sementara gambar 2.5 adalah gambar deskripsi pin-nya. Accelerometer ADXL335 memiliki 16 buah kaki yang masing-masing fungsinya dijelaskan pada tabel Deskripsi pin accelerometer ADXL335 dibawah.

Gambar 2.3 Modul accelerometer ADXL335

Gambar 2.4 Konfigurasi pin accelerometer ADXL335

Tabel Deskripsi pin accelerometer ADXL335

Fitur yang dimiliki oleh accelerometer ADXL335 adalah sebagai berikut: 
Accelerometer 3-axis dalam 1 chip IC. Dimensi, 4 mm × 4 mm × 1,45 mm (Kemasan LFCSP). Low power, 350µA (typical). Bandwidth dapat diatur dengan sebuah kapasitor. Operasi dengan power supply tunggal 1,8 volt – 3,6 volt. Shock survival, 10.000 gr. 

2.3  Bluetooth HC-05

Modul bluetooth seri HC memiliki banyak jenis atau varian, yang secara garis besar terbagi menjadi dua yaitu jenis ‘industrial series’ yaitu HC-03 dan HC-04 serta ‘civil series’ yaitu HC-05 dan HC-06. Modul Bluetooth serial, yang selanjutnya disebut dengan modul BT saja digunakan untuk mengirimkan data serial TTL via bluetooth. Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu Master dan Slave.

Gambar 2.5 Bluetooth HC-05

Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya, jika nomor serinya genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik, bekerja sebagai slave atau master dan tidak dapat diubah mode kerjanya, contoh adalah HC-06-S. Modul BT ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa diubah menjadi Master, demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default mode kerja untuk modul BT HC dengan seri genap adalah sebagai Slave. Sedangkan modul BT HC dengan nomer seri ganjil, misalkan HC-05, kondisi default biasanya diset sebagai Slave mode, tetapi pengguna bisa mengubahnya menjadi mode Master dengan AT Command tertentu. Penggunaan utama dari modul BT ini adalah menggantikan komunikasi serial via kabel, sebagai contoh :

1.    Jika akan menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul BT Master pada satu sistem dan modul BT Slave pada sistem lainnya. Komunikasi dapat langsung dilakukan setelah kedua modul melakukan pairing. Koneksi via bluetooth ini menyerupai komunikasi serial biasa, yaitu adanya pin TXD dan RXD.

2.   Jika sistem mikrokontroler dipasangi modul BT Slave maka ia dapat berkomunikasi dengan perangkat lain semisal PC yang dilengkapi adapter BT ataupun dengan perangkat ponsel, smartphone dan lain-lain.

3.   Saat ini banyak perangkat seperti printer, GPS modul dan lain-lain yang bekerja menggunakan media bluetooth, tentunya sistem mikrokontroler yang dilengkapi dengan BT Master dapat bekerja mengakses device-device tersebut.

Pemakaian module BT pada sistem komunikasi baik antar dua sistem mikrokontrol maupun antara suatu sistem ke device lain tidak perlu menggunakan driver, tetapi komunikasi dapat terjadi dengan dua syarat yaitu :

 1.    Komunikasi terjadi antara modul BT Master dan BT Slave, komunikasi tidak akan pernah terjadi jika kedua modul sama-sama Master atau sama-sama Slave, karena tidak akan pernah pairing diantara keduanya.

 2.     Password yang dimasukkan cocok

Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah modul HC-06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik, selain itu tidak banyak AT Command dan fungsi yang bisa dilakukan pada modul tersebut. Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan password saja. Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan lebih banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama dengan flexibilitasnya dalam  pemilihan mode kerjanya.

2.4  Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hamper sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau ke luar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Gambar 2.6 Bentuk dan struktur dasar dari sebuah Piezoelectric Buzzer

Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator. Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Piezoelectric Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.

3.      METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Studi Pustaka         : Merumuskan teori secara analisis dengan mempelajari buku – buku yang diperoleh dari catatan kuliah, buku – buku perpustakaan dan mempelajari media internet yang berhubungan rangkaian.

3.2 Studi Laboratorium    : Melakukan penelitian dan pengujian pada beberapa komponen elektronika berdasarkan data spesifikasi. Selanjutnya melakukan pengambilan data pada alat tersebut dan membandingkan dengan hasil teoritis.

3.3 Metode Diskusi          : Mengajukan beberapa pertanyaan kepada dosen pengajar serta rekan – rekan mahasiswa Teknik Elektro, khususnya prodi Teknik Elektronika.

4.      PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan modul Pendeteksi Perpindahan Benda Museum. Pada perancangan sistem ini meliputi perancangan lunak (software), dan perangkat keras (hardware).

4.1 Penentuan Spesifikasi Alat

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

1.    Masukan dari alat ini adalah ARM NUC120, ADXL 335.

2.    Keluaran dari alat ini berupa Bluetooth HC-05, Buzzer, dan tampilan pada aplikasi android yaitu Bluetooth SPP PRO.

3.    Mikrokontroller yang digunakan adalah ARM Cortex­M0 dengan tipe ARM NUC120.

4.    Alat ini menggunakan Bluetooth HC-05 sebagai komunikasi data ke android.

4.2  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 4.1 Diagram Blok keseluruhan sistem

Keterangan diagram blok :

1.      ADXL 335 berfungsi sebagai pendeteksi pergeseran benda dan masukan ke mikrokontroller.

2.      Mikrokontroller yang digunakan yaitu ARM Cortex­M0 dengan tipe ARM NUC120.

3.      Buzzer 12 Volt DC digunakan sebagai keluaran dan pemberitahuan suara.

4.      Bluetooth HC - 05 berfungsi untuk mengirimkan data dari ARM ke android.

4.3  Prinsip Kerja Alat

Pada perancangan alat  “Pendeteksi Perpindahan Benda Museum” menggunakan sensor Accelerometer ADXL 335. Sensor ini memiliki spesifikasi luaran berupa tegangan yang berubah berdasarkan kemiringan sensor. Dengan memanfaatkan spesifikasi diatas, ADXL335 dapat digunakan untuk mendeteksi pergerakan pada benda. Ketika benda diam, nilai tegangan tersebut disimpan dan digunakan untuk nilai acuan. Jika nilai tegangan tidak sesuai dengan range nilai acuan, maka benda tidak sedang dalam kondisi normal atau diam. Ketika benda sedang bergerak, buzzer menyala dan mikrokontroller akan mengirimkan informasi “BENDA BERGERAK” melalui Bluetooth menuju smartphone android. Setelah benda bergerak kemudian benda diam,maka nilai tegangan sesuai dengan range nilai acuan. Buzzer mati dan mikrokontroler akan mengirimkan informasi “BENDA DIAM” melalui bluetooth menuju smartphone android.

4.4  Perancangan Perangkat Keras

Perancangan alat “Pendeteksi Perpindahan Benda Museum” menggunakan ARM NUC120 sebagai mikrokontrollernya. Sumber tegangan didapat dari Power Supply 220VAC ke 12VDC. Bluetooth dan Accelerometer menggunakan tegangan 5V maka tegangan output dari power supply diturunkan dengan 7805 menjadi 5V. ARM NUC 120 menggunakan sumber 12V. Dirancang sebuah rangkaian yang terdapat Bluetooth HC-05, ADXL335 dan Buzzer serta konektor output input menuju ARM.

4.5  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 ARM.. 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 4.2 Diagram alir secara keseluruhan

5        PENGUJIAN ALAT

Gambar 5.1  Tampilan Modul saat benda kondisi normal

Gambar 5.2 Tampilan aplikasi android saat benda kondisi normal

  

Gambar 5.3 Tampilan Modul saat benda kondisi bergerak ke samping kanan/kiri

         Gambar 5.4 Tampilan aplikasi android saat benda bergerak ke samping kanan/kiri

  

Gambar 5.5 Tampilan aplikasi android saat benda bergerak ke samping kanan/kiri lalu diam

Gambar 5.6 Tampilan Modul saat benda kondisi bergerak ke depan/belakang

Gambar 5.7 Tampilan aplikasi android saat benda bergerak ke depan/belakang

Gambar 5.8 Tampilan aplikasi android saat benda bergerak ke depan/belakang lalu diam

 6        KESIMPULAN                                 

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada proyek ARM  ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Proyek ARM ini berhasil dibuat untuk mendeteksi perpindahan benda museum yang diam atau bergerak dengan menggunakan mikrokontroller ARM Cortex­M0 dengan tipe ARM NUC120.
2. Informasi perpindahan benda museum yang diam atau bergerak dapat dilihat pada tampilan aplikasi di android yaitu Bluetooth SPP PRO, yang dikirim melalui Bluetooth HC – 05, serta buzzer yang sebagai pemberitahuan suara.

REFERENSI

[1]     http://www.mikron123.com/index.php/vmchk/Board-Mikrokontroler/DT-ARM-NUC120RD2BN/Detailed-product-flyer.html

[2]     diytech2012.(2013,Oktober).Mengenal Bluetooth Modul HC-05 (1)[Online].Tersedia : http://diytech.net/2013/10/09/mengenal-bluetooth-modul-hc-05-1/ [09 Januari 2015]

[3]   http://www.robotics-university.com/2014/02/accelerometer-adxl335.html

[4]   http://www.innovativeelectronics.com/index.php?pg=ie_pdet&idp=40

[5]   www.sparkfun.com

[6]   http://teknikelektronika.com/pengertian-piezoelectric-buzzer-cara-kerja-buzzer/

Nama penulis Naufal Agastia dilahirkan di kota Demak, 24 November 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Wijaya Kusuma 2 Demak, SD N Katonsari 3 Demak, SMP N 1 Demak, dan SMA N 1 Demak. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.1.12 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email aganagastia@gmail.com.

Nama penulis Pramuditya Purba Aji. Penulis dilahirkan di kota Semarang 27 Desember 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Petra, SD Petra Semarang, SMP N 3 Semarang, dan SMA N 11Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.1.13. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email pramuditya.purba@yahoo.com.

Lampiran :
1. Gambar pengawatan dalam => Klik disini
2. Gambar pengawatan luar    => Klik disini
3. Download File Laporan      => Klik disini
4. Download Jurnal PDF        => Klik disini
5. Download Program            =>  Klik disini
6, Download PPT                   => Klik disini
6. Datasheet                            => Klik 1. ADXL ; 2. Buzzer ; 3. HC-05