## RANCANG BANGUN PROTOTIPE PENGAMAN RUANGAN DENGAN INPUT KODE PIN DAN MULTI SENSOR BERBASIS MIKROKONTROLLER
Aries Kamolan 1 , Limbran Sampebatu 2
12 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Atma Jaya Makassar E-mail: arieskamolan@gmail.com , elsampebatu@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian ini menyediakan sistem pengaman ruangan yang berbasis mikrokontroler. Mikrokontroller ini dipakai untuk mengontrol pengamanan ruangan yang menggunakan akses kode pin sehingga hanya orang tertentu  yang  mengetahui  kode PIN tertentu dapat  masuk dalam ruangan tersebut tanpa alarm berbunyi. Dengan mikrokontroller yang sama, sistem keamanan ruangan dapat ditingkatkan dengan menambah dua jenis sensor yaitu sensor yang peka terhadap tubuh manusia (PIR) dan sensor yang dapat mendeteksi Api. Sistem pengaman ruangan ini dirancang dengan tiga kondisi yang akan aktif secara pararel. Jika satu atau lebih  kondisi  terpenuhi  maka  alarm  berbunyi  sebagai  tanda  bahwa  ruangan  dalam  keadaan  tidak  aman. Hasil  simulasi  sesuai  rancangan  bahwa  alarm  berbunyi  jika  sesorang  berada  dalam  ruangan  tanpa menonaktifkan sistem atau ada nyala api dalam ruangan tersebut. Rancang Bangun Prototipe Pengaman Ruangan  Dengan  Kode  PIN  dan  Multi  Sensor  Berbasis  Mikrokontroller  dapat  menjadi  model  sistem pengaman ruangan yang mempunyai tingkat keamaman yang lebih baik.
Kata Kunci : mikrokontroller arduino,  sensor PIR, sensor api, keypad, buzzer

## ABSTRACK
This research design a sistem to provide room security based on micro-controller. This research designs a system to secure a specific room using a specific code number for that only specific persons have the access to the secured room otherwise the alarm will on as a notification that inappropriate person try to enter the secured room. To enhance the security of the specific room, this research also added two others sensors; PIR sensor and fire sensor. The security system able to activates three conditions simultaneously.When the micro-controller  find  that  one  or  more  conditions  meet  the  requirements,  it  will  activate  the  alarm.  The simulation results show that the alarm activate if somebody enter the room without deactivated the system or the system detects fire spot in the room.
Keywords : Microcontroller, arduino,  PIR sensor, fire sensor, keypad, buzzer

## 1. PENDAHULUAN
Setiap  manusia  yang  mempunyai  harta  benda    atau  benda  berharga  lainnya mendambakan sebuah ruangan yang aman untuk menyimpan harta benda mereka. Tidak sedikit dari mereka menggunakan jasa bank atau semacamnya untuk menyimpan barang berharga hanya untuk menghindari pencurian atau perampokan. Saat ini pada umumnya manusia mengamankan sebuah  ruangan  dengan  menggunakan  sistem  penguncian  manual  atau  konvensional.  Namun tingkat keamanan dengan sistem ini tidak terlalu terjamin karena kuncinya bisa di duplikat, pintu dapat dibuka paksa atau pencuri dapat masuk ruangan tidak melaui pintu. Dengan berkembangnya teknologi mikrokontroller saat ini, sistem keamanan dapat dilakukan dengan menggunakan alat elektronik sebagai pengganti sistem keamanan kunci konvensional. Dengan menggunakan akses kode pin,  hanya pemilik ruangan yang dapat mengontrol bunyi alarm dalam ruangan tersebut dengan cara memasukkan kode pin tertentu.
Dengan  menggunakan  mikrokontroller  yang  sama,  sistem  pengamanan  ruangan  dapat ditingkatkan  dengan  menambah  sensor  yang  peka  terhadap  tubuh  manusia,  sensor  yang  dapat mendeteksi nyala api dan alarm. Alarm akan berfungsi jika seseorang masuk ruangan tersebut tanpa  terlebih  dahulu  menonaktifkan  sistem  melalui  keypad  atau  salah  satu  dari  dua  sensor tersebut  berhasil  mendeteksi  tubuh  manusia  atau  api.  Penelitian  ini  menganalisis  bagaimana
membuat sistem pengaman ruangan yang pengontrolannya dilakukan dengan menginput kode pin dan  menggunakan  multi  sensor  dan  juga  merancang  bagaimana  mengaktifkan  alarm  apabila terjadi kondisi-kondisi yang tidak diinginkan.  Sehingga penelitian ini hendak membuat sistem pengaman  ruangan  yang  pengontrolannya  dilakukan  dengan  menginput  kode  pin  dan  yang didukung  oleh  respon  dari  sensor  yang  peka  terhadap  tubuh  manusia  dan  nyala  api  yang mengaktifkan alarm jika ruangan dalam keadaan tidak aman. Penelitian ini juga mengharapkan mampu  menghasilkan  sebuah  sistem  yang  dapat  meningkatkan  keamanan  suatu  ruangan  yang berbasis mikrokontroller.
Mikrokontroler  adalah  suatu  keping  IC  dimana  terdapat  mikroprosesor  dan  memori  program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan. Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain - lain. Dari beberapa vendor tersebut, yang paling populer digunakan adalah mikrokontroler buatan Atmel.
Arduino Uno adalah piranti mikrokontroler menggunakan ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 Pin input/output digital (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.
Gambar 1.  Arduino Uno
Arduino juga mempunyai compiler sendiri, bahasa pemrograman yang dipakai adalah C atau C++ tetapi  sudah  menggunakan  konsep  pemrograman  berbasis  objek  atau  OOP  (Object  Oriented Programing).  Compilernya  pun  bersifat  gratis,  dan  dapat  diunduh  di  website  www.arduino.cc. Kelebihan lain dari compiler arduino ini adalah dia bersifat cross-platform atau dapat berjalan di semua operating system, sehingga  pengguna Windows, Linux, ataupun Mac bisa menggunakan Arduino ini.

## Sensor PIR (Passive Infra Red)
PIR  (Passive  Infrared  Receiver)  merupakan  sebuah  sensor  berbasiskan  infrared.  Akan    tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan  apapun  seperti  IR  LED.  Sesuai  dengan  namanya  ‘Passive’,  sensor  ini  hanya merespon  energi  dari  pancaran  sinar  inframerah  pasif  yang  dimiliki  oleh  setiap  benda  yang terdeteksi  olehnya.  Benda  yang  bisa  dideteksi  oleh  sensor  ini  biasanya  adalah  tubuh  manusia karena  adanya  IR  Filter  yang  menyaring  panjang  gelombang  sinar  inframerah  pasif.  IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.

## Gambar 2.   Sensor PIR (Passive Infra Red)

## Sensor Api
Sensor api merupakan sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas nyala api berdasarkan pada panjang gelombang cahayanya, yaitu pada 760nm-1100nm dengan menggunakan photo transistor sebagai  komponen  utamanya.  Secara  umum  prinsip  kerja  dari  sensor  api  ini  adalah  api  dapat dideteksi berdasarkan keberadaan spektrum cahaya infrared maupun ultraviolet, kemudian sensor akan  bekerja  untuk  membedakan  spektrum  cahaya  yang  terdapat  pada  api  yang  terdeteksi tersebut.

## Gambar 3. Sensor Api

## Buzzer /Alarm
Buzzer  adalah  sebuah  komponen  elektronika  yang  berfungsi  untuk  mengubah  getaran  listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir 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 keluar,  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 4.  Buzzer

## Keypad 4x4
Keypad  sering  digunakan  sebagi  suatu  input  pada  beberapa  peralatan  yang  berbasis mikroprosessor  atau  mikrokontroller.  Keypad  adalah  bagian  penting  dari  suatu  perangkat elektronika  yang  membutuhkan  interaksi  manusia.  Keypad  berfungsi  sebagai  interface  antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4  ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk  berkomunikasi  antara  manusia  dengan  mikrokontroler.  Matrix  keypad  4×4  memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler.
Gambar 5.  Keypad 4x4

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini membuat desain sebuah sistem keamanan ruangan dengan input kode pin dan input dari sensor PIR dan sensor api. Adapun blok diagram dari sistem pengaman ini ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6.  Blok Diagram Pengaman Ruangan
Gambar  6  memperlihatkan  bahwa  input  dari  keypad,  sensor  PIR,  dan  sensor  API  ke mikrokontroller akan mengakibatkan alarm akan berbunyi atau tidak. Pada saat kode PIN ditekan pada keypad maka sensor PIR yang peka terhadap tubuh manusia akan segera mendeteksi adanya orang  maka  dengan  sendirinya  akan  aktif.  Alarm  akan  berbunyi  jika  seseorang  berada  dalam ruangan  tersebut.  Tetapi  alarm  akan  berbunyi  secara  otomatis  apabila  sensor  api  mendeteksi adanya api walaupun keypad dalam kondisi aktif ataupun nonaktif. Untuk penggantian password atau PIN hanya dapat dilakukan pada saat pintu dalam keadaan terbuka.
Berdasarkan  kerangka  pikir  di  atas  maka  dibuat sebuah  flowchat  yang  akan  menjadi  pedoman untuk  perancangan  perangkat lunak dari sistem pengaman ruangan yang akan di teliti. Flowchart dari  sistem  ini  dapat dilihat pada Gambar 7.
Mikrokontroller ALARM SENSOR API KEYPAD SENSOR PIR
Mulai Input password Pintu terbuka Deteksi Api Password benar Sistem Non Aktif Selesai Sensor Api bekerja Input Data Sensor Input password Alarm On Password benar Alarm Off Ganti Password Input password baru Password baru tersimpan Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya Tidak Ya
Gambar 7.  Flowchart sistem pengaman ruangan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian ini,  digunakan  Arduino  IDE  sebagai perangkat  lunak  yang  merupakan sebuah aplikasi tanpa bayar dari Arduino untuk membuat list program system pengaman ruangan. Selain untuk membuat list program, Arduino IDE digunakan untuk mengunggah program yang telah  dibuat  ke  board  Arduino  Uno  juga  sebagai  framework  monitoring  keadaan  dari  sistem pengaman ruangan.
Gambar  rangkaian  dari  perangkat  keras  yang  akan  diimplementasikan  untuk  membuat prototipe  sistem  pengaman  ruangan  terlebih  dahulu  dihubungkan  satu  persatu  terhadap mikrokontroller agar dapat dipastikan bahwa baik perangkat keras dan perangkat lunaknya sudah terkoneksi dengan baik dan masing-masing sensor sudah berfungsi dengan baik pula.

## R angkaian Arduino dengan Buzzer
Modul  buzzer  yang  digunakan  terdiri  atas  dua  pin,  dalam  hal  ini  pin  +  dan  pin  GND (ground). Pin + dihubungkan dengan pin 10 pada board arduino dan pin GND (ground) buzzer dihubungkan dengan pin GND (ground) board arduino.
A R D U I N O 5V GND GND A0 A1 A2 A3 A4 A5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 GND + Buzzer
Gambar 9. Rangkaian Buzzer dengan Board Arduino Uno

## Pengujian  buzzer
Pengujian  untuk  modul  buzzer  bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  buzzer  bunyi  jika  diberi tegangan.
Tabel 1. Pengujian tegangan Buzzer Tegangan (volt) Alarm 0,004 Tidak Bunyi 1,435 Bunyi
Dari hasil pengujian pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa jika tegangan mendekati 0 volt maka buzzer tidak  bunyi  dan  jika  tegangan  1,435  volt  maka  buzzer  akan  bunyi.  Ini  sudah  sesuai  dengan spesifikasi buzzer bahwa buzzer akan bunyi jika diberi tegangan minimal 1,3 volt.

## Rangkaian Arduino dengan Sensor PIR HC-SR501
Pada sensor PIR HC-SR501 terdapat 3 buah pin yang terdiri atas pin vcc, pin vout, dan pin GND (ground). Untuk  menghubungkan sensor PIR HC-SR501 dengan board arduino maka pin vout dari sensor PIR HC-SR501 disambungkan pada pin 2 dari board arduino. Sedangkan agar sensor PIR  HC-SR501  dapat  beroperasi  maka  pin  vcc   dan pin  GND  sensor  PIR  HC-SR501  masing- masing terhubung ke pin 5V dan pin GND pada board arduino.
A R D U I N O 5V GND GND A0 A1 A2 A3 A4 A5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 GND Sensor PIR
Gambar 10. Rangkaian sensor PIR dengan Board Arduino Uno

## Pengujian sensor PIR HC-SR501
Pengujian sensor ini dilakukan untuk mengetahui apakah sensor ini sesuai karakteristiknya yakni hanya dapat mendeteksi keberadaan manusia.
Tabel 2. Hasil pengujian sensor PIR HC-SR501 pada manusia
Jarak (m) Mendeteksi 1 Ya 2 Ya 3 Ya 4 Ya 5 Ya 6 Ya 7 Ya 8 Tidak
Pada Tabel  2  telah dapat  dilihat  sensor  dapat  mendeteksi  manusia.  Pada jarak  1  meter  sampai dengan 7, sedangkan pada jarak 8 meter sensor sudah tidak dapat lagi mendeteksi. Ini sudah sesuai dengan spesifikasi sensor bahwa sensor dapat mendeteksi manusia sampai jarak 7 meter. Pendeteksian menggunakan hewan dapat dilihat pada tabel 3 dimana dicoba hewan yaitu kura- kura, anjung dan cicak
Tabel 3. Hasil pengujian sensor PIR HC-SR501 pada hewan
Nama Hewan Jarak (cm) Mendeteksi Kura-Kura 50 Tidak 100 Tidak Anjung 50 Tidak 100 Tidak Cicak 50 Tidak 100 Tidak
Pada  Tabel  3  dapat  dilihat  bahwa  sensor  tidak  dapat  mendeteksi  kura-kura,  anjing  dan  cicak walaupun pada jarak 50 cm. Dari tabel 2 dan 3 dapat disimpulkan bahwa sensor ini sudah sesuai dengan tujuan yang diharapkan.

## Rangkaian Arduino dengan Sensor Api
Sensor api terdiri atas 4 pin yaitu AO, DO,  GND dan Vout. Pin AO  merupakan keluaran dari sensor secara analog sedangkan pin DO merupakan keluaran dari sensor secara digital untuk input pada  board  arduino.  Untuk  perancangan  system  dipilih  pin  DO  sebagai  masukan  untuk  bord arduino  agar  dihasilkan  pembacaan  sensor  hanya  dalam  dua  keadaan  yaitu  ketika  ada  api  dan tidak ada api. Pin DO dari sensor dihubungkan dengan pin 3, pin Vcc sensor dihubungkan ke pin 5 Volt arduino dan pin ground GND sensor dihubungkan dengan pin ground arduino.

## Gambar 11. Rangkaian sensor Api dengan Board Arduino Uno

## Pengujian Sensor Api
Pengujian sensor api bertujuan untuk melihat apakah sensor dapat mendeteksi cahaya api pada jarak  tertentu  menggunakan  berapa  jumlah  sumber  api  serta  berapa  tegangan  pada  saat pendeteksian  terjadi.  Sedangkan  untuk  mendapatkan  cahaya  api  digunakan  batang  lilin  yang diletakkan tegak lurus terhadap sensor.
Tabel 4. Pengujian sensor api dengan 1 sumber
Jarak (cm) Deteksi Api Tegangan (volt) 30 0,143 80 5,11 100 5,10 160 5,11 200 5,11
Tabel 5.   Pengujian sensor api dengan 2 sumber
Jarak (cm) Deteksi Api  Tegangan (volt) 30 0,143 80 5,11 100 5,10 160 5,11 200 5,11 Tabel 6.     Pengujian sensor api dengan 3 sumber Jarak (cm) Deteksi Api Tegangan (volt) 30 0,143 80 5,11 100 5,10 160 5,11 200 5,11
Tabel 7. Pengujian sensor api dengan 4 sumber
Jarak (cm) Deteksi Api  Tegangan (volt) 30 0,143 80 5,11 100 5,10 160 5,11 200 5,11
Dari  hasil  pengujian  sensor  api  yang  dilakukan,  didapatkan  bahwa  jarak  dan  jumlah  sumber cahaya api turut mempengaruhi hasil pendeteksian cahaya api oleh sensor. Apabila cahaya api yang terjadi dalam intensitas yang kecil, sensor tidak dapat mendeteksi cahaya api tersebut pada jarak yang jauh. Namun jika intensitas cahaya api tersebut besar, maka sensor dapat mendeteksi cahaya api dengan jarak yang lebih jauh lagi.

## Rangkaian Arduino dengan Keypad 4x4
Matrik keypad 4x4 merupakan susunan 16 tombol yang membentuk keypad sebagai sarana input ke mikrokontroler, meskipun jumlah tombol ada 16 tetapi hanya memerlukan 8 jalur port parallel. Keypad ini akan diaktifkan dan dideteksi oleh bit-bit logika dari port-port mikrokontroler. Port 1, 2, 3, 4 pada keypad terhubung dengan pin A0, A1, A2, A3 pada board arduino dan port 5, 6, 7, 8 pada keypad terhubung pada pin 9, 8, 7, 6 pada board arduino.
A R D U I N O 5V GND GND A0 A1 A2 A3 A4 A5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D Keypad 4x4

## Gambar 12. Rangkaian Keypad 4x4 dengan Board Arduino Uno

## Pengujian Keypad
Pengujian keypad dilakukan dengan cara membuat program kecil untuk menghubungkan keypad, buzzer dan LED warna biru. Saat salah satu tombol keypad ditekan maka buzzer akan berbunyi dan LED biru akan menyala. Pengujian ini dilakukan untuk menyakinkan bahwa input masuk saat tombol keypad ditekan. Pengujian dilakukan dengan menekan semua tombol pada keypad untuk mengetahui apakah semua kondisi tombol keypad dalam kondisi baik atau tidak.

## KESIMPULAN
Penelitian  ini  memperlihatkan  bahwa  sistem  pengaman  ruangan  yang  dirancang  telah  sesuai dengan apa yang diharapkan di mana alam akan berbunyi jika seseorang masuk dalam ruangan tanpa menonaktifkan alarm melaui keypad

## DAFTAR PUSTAKA
[1] `Aulia, Arif. 2010. Sistem Keamanan Pintu Menggunakan Password Berbasis Mikrokontroler AT89S52  (Full).  (Online),  (Camilo.  2012.  Acces  control  with  Arduino  +  Keypad  4x4  + Servo.  (Online),  (http://instructables.com/id/Access-control-with-Arduino-Keypad-4x4- Servo, diakses 5 April 2014).
[2]    Djuandi, Feri. 2011. Pengenalan Arduino. (Online), (http://www.tobuku.com/docs/Arduino- Pengenalan.pdf, diakses 23 Maret 2014).
[3]  `Hacks,  Cooking.  2012.  Tutorial:  How  to  use  the  PIR  Sensor  with  Arduino.  (Online), (http://www.cooking-hacks.com/blog/tutorial-how-to-use-the-pir-sensor-with-arduino, diakses 18 Maret 2014).
[4]  Prayuda,  Amri  Eko.  2012.  Prototype  Alat  Pendeteksi  Kebakaran  Berbasis  Mikrokontroler AT89S51  Dengan  Pemberitahuan  Via  SMS.  Yogyakarta:  Fakultas  Teknik  Universitas Negeri Yogyakarta.
[5]   Sasongko, Bagus Hari. 2012. Pemrograman Mikrokontroler Dengan Bahasa C. Yogyakarta : Penerbit Andi Publishing.