Kata Kunci : Infra Merah, identitas, nirkabel, perangkat presensi, komunikasi serial, basis data

(1)

Rancang Bangun Perangkat Sistem Presensi dengan

Menerapkan Sistem Nirkabel Infra Merah Berbasis

Mikrokontroler

Pugeh Aditya N., Akhmad Hendriawan, Hary Oktavianto

Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Kampus PENS-ITS Sukolilo, Surabaya

pugehadityanayahannah@gmail.com

hendri@eepis-its.edu hary@eepis-its.edu

ABSTRAK

Proses presensi merupakan suatu proses untuk mendata kehadiran dari seseorang. Beberapa metode presensi yang telah dikembangkan adalah dengan menggunakan Radio Frequency dan Identifikasi sidik jari. Dari pengembagan metode ini proses presensi dapat dilakukan tetapi idividu harus bergerak mendekat ke pusat penerima presensi sehingga jika dilakukan pada jumlah orang yang banyak akan menimbulkan kondisi yang tidak terkendali karena orang-orang akan berkumpul pada pusat penerima presensi dan proses akan cenderung berlangsung lama. Pada paper ini menawarkan metode presensi dengan pengiriman data menggunakan Infra Merah. Metode pengiriman data menggunakan Infra Merah ini memanfaatkan aturan SIRC (Sony Infrared Remote Control) dengan proses pengiriman dilakukan pada setiap bit data. SIRC merupakan aturan pengolahan modulasi sinyal tiap-tiap bit data yang mendefinisikan logika 1 dan 0 pada suatu pengkondisian sinyal yang diolah secara digital. Selain itu untuk mendukung sistem presensi ini, dibuat suatu apliaksi sistem basis data yang berisi data identitas yang dapat diintegrasikan dengan perangkat keras dari sistem presensi dengan memanfaatkan komunikasi serial. Hasil akhir yang didapatkan dari pengerjaan sistem presensi yang menggunakan media Infra merah TSAL 6100 series sebagai media pengirim dan TSOP 4838 sebagai media penerima dengan ATMega 328 sebagai pusat pengatur modulasi sinyal adalah data yang merupakan kode identitas dapat dikirim pada jarak maksimal 750 cm pada tingkat pencahayaan normal. Sistem yang dibangun ini telah memenuhi kontribusi yang ingin dicapai yaitu dapat mengirimkan data menggunakan media Infra Merah pada jarak 5 meter atau sesuai dengan standar ukuran ruang kelas pada umumnya dan dapat diimplementasikan untuk proses presensi nirkabel.

Kata Kunci : Infra Merah, identitas, nirkabel, perangkat presensi, komunikasi serial, basis data

I. PENDAHULUAN

Dalam suatu proses belajar mengajar, sangat diperlukan dokumentasi kehadiran baik itu dari pihak pengajar maupun peserta didik. Proses dokumentasi kehadiran ini biasa kita kenal dengan sebutan presensi. Dari hasil presensi ini, kita dapat mengetahui jumlah peserta didik dan pengajar yang terlibat dalam suatu proses belajar mengajar dan mengetahui kuantitas mata pelajaran/mata kuliah yang telah diberikan.

Banyak sekali metode yang digunakan dalam proses presensi ini, salah satu metode yang masih sering digunakan adalah pengajar memanggil nama peserta didik satu per satu kemudian peserta didik yang dipanggil merespon dan pengajar mengisi pada lembar kehadiran. Dalam proses presensi ini membutuhkan waktu yang agak lama sehingga jika proses presensi ini dilakukan pada permulaan atau pada akhir waktu belajar mengajar, maka alokasi waktu untuk proses belajar mengajar itu sendiri akan sangat berkurang. Oleh karena itu diperlukan suatu terobosan baru yang mana dalam proses presensi ini tidak memerlukan waktu yang lama tapi dapat mendokumentasikan kehadiran pengajar dan peserta didik secara keseluruhan.

Banyak metode presensi baru yang diterapkan pada perusahaan-perusahaan maupun institusi-institusi lainnya, seperti metode presensi menggunakan smart card, presensi menggunakan sidik jari, maupun menggunakan RFID. Metode

ini dapat dikatakan sebagai metode “self recording”, dalam artian untuk melakukan proses presensi ini, individu yang bersangkutan yang melakukan presensi secara langsung tanpa adanya pengaruh orang lain. Dalam tinjauan keefektifan dan keamanannya, metode ini sangat baik untuk diterapkan tetapi jika metode ini diterapkan pada kelas belajar mengajar, waktu yang digunakan untuk proses belajar mengajar akan sangat berkurang sekali. Selain itu, kondisi kelas pun akan menjadi tidak tekendali karena banyak orang yang harus menuju ke satu tempat tertentu untuk mendaftarkan IDnya dan akan menimbulkan antrian jika terlalu banyak orang yang berkumpul di tempat tersebut. Hal ini selain dapat mengurangi keefektifan waktu belajar mengajar juga dapat menimbulkan kondisi yang tidak terkendali di dalam kelas.

Dengan kemajuan teknologi yang semakin pesat sekarang ini, khususnya dalam teknologi komunikasi data menggunakan infra merah, maka hal ini dapat dimanfaatkan sebagai perangkat presensi dengan harapan proses presensi dapat dilaksanakan secara efisien dan tidak memerlukan waktu yang lama. Teknologi ini sama dengan teknologi yang digunakan pada remote televisi dengan modifikasi untuk pnggunaan perangkat presensi.

Selain itu perangkat presensi dengan memanfaatkan teknologi wireless ini tidak memerlukan pergerakan yang banyak. Sehingga dengan perangkat ini kondisi kelas menjadi

(2)

teratur karena proses presensi dapat dilakukan pada tempat duduknya sendiri.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bagian metodologi ini akan dijelaskan bagaimana langkah-langkah dalam pengerjaan tugas akhir ini dilakukan.

A. Studi Literatur

Pada tahap studi literatur ini akan dilakukan pencarian data, bahan atau literatur mengenai hal yang berhubungan dengan pengiriman data menggunakan infra merah, komunikasi data secara nirkabel, dan beberapa aplikasi dari basis data. Mengenai studi literatur ini, sumber yang akan digunakan dari beberapa macam sumber diantaranya dari pustaka-pustaka yang relevan dan terbaru, dari referensi buku tugas akhir sebelumnya, dan dari sumber-sumber lain yang relevan.

A.1 SIRC (Sony Infrared Remote Control)

SIRC atau Sony Infrared Remote Control merupakan suatu bentuk aturan pengiriman data yang biasa digunakan pada remote control bermerk SONY. Pada aturan SIRC ini model pengiriman datanya dibagi menjadi 3, yakni pengiriman data 12 bit, 15 bit, dan 20 bit. Secara umum yang telah beredar di pasaran yaitu

remote control Sony dengan model pengiriman data 12

bit. Satu rentetan data 12 bit ini terdiri dari start bit (tidak termasuk data 12 bit) 7 bit awal merupakan data

command dan 5 bit sisanya merupakan data address.

Gambar 1 merupakan gambaran dari data 12 bit pada aturan SIRC.

Gambar 1 Rentetan data 12 bit pada aturan SIRC. Sumber :

http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/sirc.php

diakses pada 20 Juni 2011

Aturan pengiriman data SIRC ini memiliki suatu ketentuan yang membuatnya berbeda dengan aturan pengiriman Infra Merah lainnya. Ketentuan yang berlaku pada aturan SIRC ini adalah :

1. Start bit memiliki lebar pulsa high sebesar 2400

us.

2. Setelah start bit diikuti oleh data command bit dan data address bit.

3. Bit yang bernilai high (1) diwakilkan pada pulsa high dengan lebar 1200 us.

4. Bit yang bernilai low (0) diwakilkan pada pulsa high dengan lebar 600 us.

5. Antara start bit dan setiap bit datanya dipisahkan oleh pulsa low dengan lebar 600 us.

Untuk lebih jelasnya, pada gambar 2 akan dijelaskan mengenai aturan untuk pendefinisian data bit pada SIRC.

Gambar 2 Aturan pendefinisian data bit pada SIRC. Sumber :

http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/sirc.php

diakses pada 20 Juni 2011

Pada gambar 2 dijelaskan bahwa logika 1 diwakili oleh pulsa high dengan lebar pulsa 1200 us dan logika 0 diwakili oleh pulsa high dengan lebar pulsa 600 us dengan pemisah antar bitnya terdapat pulsa low dengan lebar 600 us.

A.2 KONSEP INFRA MERAH

Infra merah (InfraRed) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu diantara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni :

Near Infra Merah………0,75 – 1,5 µm Mid Infra Merah....………...1,50 - 10 µm Far Infra Merah……….10 - 100 µm

Contoh aplikasi sederhana untuk far Infra Merah adalah terdapat pada alat – alat kesehatan. Sedangkan untuk mid Infra Merah ada pada alat ini untuk pengirim sinyal modulasi, sedangkan near Infra Merah digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data. Sifat-sifat cahaya infra merah :

1. Tidak tampak manusia.

2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang.

3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas.

Komunikasi Infra Merah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra merah harus

(3)

dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakan data akibat noise.

III. PEMODELAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Pada tahap ini akan dilakukan perencanaan mengenai sistem yang akan digunakan untuk pengerjaan tugas akhir, sehingga dapat ditentukan untuk perencanaan perangkat keras dan perangkat lunaknya. Pada perancangan perangkat keras akan dijelaskan mengenai perangkat utama yang akan digunakan sedangakan pada perancangan perangkat lunaknya akan diberikan gambaran mengenai interface program dan alur kerja. Gambar 1. Merupakan blok diagram dari keseluruhan system :

Gambar 3. Blok diagram dari keseluruhan system

A. Perancangan desain mekanik perangkat

Pada perancangan desain mekanik ini, perangkat yang akan dibuat terbagi menjadi 2 bagian, yakni bagian pengirim dan bagian penerima. Gambar 2. dan Gambar 3. merupakan rancangan desain masing-masing bagian dari perangkat :

Gambar 4. Perangkat pengirim data

Gambar 5. Perangkat penerima data

B. Perancangan Perangkat Keras

Dalam pembuatan perangkat keras ini, terbagi menjadi 2 bagian sesuai dengan desain mekanik di atas. Pada bagian perangkat pengirim nantinya akan difungsikan sebagai pengirim data yang tertanam di dalamnya. Untuk komponen yang digunakan merupakan rangkaian pengirim data menggunakan infra merah menggunakan IC mikrokontroler ATmega 8L, dengan frekuensi pembawa sebesar 40 KHz. Dalam perangkat pengirim ini juga terdapat baterai jam tangan yang digunakan sebagai sumber tegangannya.

Sedangkan untuk perangkat penerimanya, digunakan mikrokontroler ATmega 1280 yang terintegrasi pada papan arduino sebagai pengolah datanya. Dalam perangkat ini juga dilengkapi dengan LCD, LED indikator dan buzzer sebagai indikatornya. Selain itu dari perangkat penerima ini dilengkapi dengan port komunikasi serial yang nantinya mikrokontroler di dalamnya akan berkomunikasi data dengan personal

computer (PC) secara serial.

C. Perancangan Perangkat Lunak

Data yang dikomunikasikan ke komputer nantinya akan masuk ke basis data yang telah dirancang. Perancangan akan dibuat menggunakan bahasa pemrograman C++ dengan menggunakan Qt Creator. Data identitas yang dikirimkan perangkat penerima ke basis data akan diklasifikasikan menurut aturan tertentu sehingga data yang masuk dapat dikelompokkan sesuai dengan aturan yang telah ditentukan. Perancangan basis data ini dikhususkan untuk admin sehingga admin mempunyai hak akses yang bebas untuk mengakses basis data yang telah dirancang. Pada gambar 4 akan diperlihatkan tampilan awal program untuk pengaturan gerbang komunikasi penerimaan data.

Gambar 6. Halaman pegaturan pada aplikasi basis data Selain terdapat halaman pengaturan, maka terdapat juga halaman untuk mengamati daftar nama identitas sesuai dengan kelas yang diinginkan. Pada gambar 5 menunjukkan halaman untuk menampilkan daftar identitas pada basis data.

Gambar 7. Halaman untuk mengakses basis data presensi Kemudian halaman berikutnya adalah halamn untuk menampilkan identitas mahasiswa yang telah terekam, pada halaman absen mahasiswa diberikan sepuluh kolom sebagai representasi dari jumlah minggu yang digunakan. Selain itu,

(4)

pada halaman absen mahasiswa ini dapat dilakukan pegaturan untuk melihat daftar akumulasi absen pada kelas yang lain.

Gambar 8. Halaman akumulasi absen mahasiswa

Gambar 9. Halaman identitas mahasiswa

Sedangkan halaman yang terakhir merupakan halaman untuk melihat kode identitas dari setiap data identitas. Selain itu, pada halaman identitas mahasiswa ini terdapat fasilitas untuk mengolah data kode identitas dan fasilitas untuk perubahan kode identitas pada perangkat pengirim.

D. Mekanisme Kerja Sistem

Pada kondisi awal, perangkat pengirim dalam keadaan tidak aktif sehingga tidak terlalu banyak mengonsumsi daya dari baterai. Saat tombol pada perangkat pengirim diaktifkan, maka perangkat pengirim akan bekerja dan mengirimkan kode identitas di dalamnya menggunakan infra merah. Setelah itu data yang dikirimkan oleh perangkat pengirim akan diterima oleh perangkat penerima dan data akan dikirimkan ke admin presensi yaitu aplikasi basis data. Saat kode identitas diterima oleh aplikasi basis data, maka kode identitas akan dicocokkan dengan data identitas yang terdapat dalam basis data. Setelah itu data identitas dikirim kembali ke perangkat penerima sehingga muncul notifikasi bahwa data identitas dengan kode identitas yang telah dikirim tadi telah direkam oleh aplikasi basis data.

IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

A. Pengujian Awal

Pada pengujian awal ini hal yang dilakukan adalah mengamati sinyal gelombang pembawa yang dibuat menggunakan fasilitas timer pada mikrokontroler. Pada gambar 8 merupakan gambar hasil pengamatan dari sinyal gelombang pembawa yang berhasil dibuat.

Gambar 10. Hasil pengamatan pengujian sinyal gelombang pembawa

Selain itu dilakukan juga pengujian mengenai jarak pengiriman dan penerimaan sinyal. Data hasil pengujian dapat diamati pada Tabel 1.

Table 1. Tabel pengukuran jarak pengiriman data Infra Merah Jarak antara perangkat

pengirim dan perangkat penerima Keterangan 50 cm Data terkirim 100 cm Data terkirim 150 cm Data terkirim 200 cm Data terkirim 250 cm Data terkirim 300 cm Data terkirim Pada pengujian pertama dapat dianalisa bahwa besar frekuensi yang dapat dibuat oleh mikrokontroler adalah bergatung kepada nilai OCR. Sedangkan untuk mendapatkan nilai OCR dapat ihitung menggunakan rumus,

Timer x

……….4.1

Dimana

OCR = nilai OCR

Timer = nilai periode sinyal yang diinginkan Fclk = nilai dari oscillator yang digunakan PS = nilai Prescaler

Berdasarkan rumus perolehan OCR, jika diinginkan frekwensi 40 KHz, maka dapat dihitung,

40 x 10 _s = 0,25 x 10 s = 25 x 10_s Timer = x 25 x 10 = 12,5 x 10 = 12,5 us

(5)

Maka dengan oscillator yang digunakan sebesar 11,0592 MHz, nilai OCR dapat ditentukan dengan,

OCR = 12, 5 us x , ! "#$

= 138,24 (dec) ≈ 138 = 8A (HEX)

Dari Tabel 1. dapat dianalisa bahwa semakin besar nilai prescaler yang diberikan maka jumlah error yang terjadi pada frekuensi yang dihasilkan semakin besar, hal ini dikarenakan semakin besar nilai prescaler, maka resolusi cacahan dari timer juga semakin besar, sehingga untuk mendapatkan nilai timer yang sesuai pehitungan akan menimbulkan error yang besar pula.

Dari pengujian pengukuran jarak dapat kita analisa bahwa sampai pada jarak 3 meter, data yang dikirim masih bisa diterima dengan baik oleh penerima dengan pencahayaan pada tingkat sedang yaitu pada kondisi dalam ruangan pada siang hari tanpa adanya lampu yang menyala.

B. Pengujian Perangkat Penerima dan Pengirim

Pada pengujian perangkat pengirim dan penerima, kedua alat akan digunakan bersama-sama. Data yang dikirimkan nilainya bervariasi dengan kombinasi 4 angka hexadesimal. Pada pengujian perangkat pengirim dan penerima, dilakukan juga proses untuk memperbaharui nilai dari EEPROM masing-masing erangkat pengirim. Kemudian pada pengujian ini, akan dilakukan juga pengujian jarak pengiriman data.

Gambar 11. Pengamatan pengujian perangkat pengirim Tabel 2. hasil pengujian perangkat pengirim dan penerima

Data yang diupload (aplikasi presensi) Data upload yang terbaca (perangkat pengirim) Data kirim yang terbaca (perangkat penerima)

Data kirim yang terbaca (hyperterminal) 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 111A 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 111A 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 111A 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 111A 111B 111C 111D 111E 111F 1121 1122 1123 1124 1125 1126 1127 1128 1129 112A 112B 112C 112D 112E 112F 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 113A 113B 113C 113D 113E 113F 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 114A 114B 114C 114D 114E 114F 111B 111C 111D 111E 111F 1121 1122 1123 1124 1125 1126 1127 1128 1129 112A 112B 112C 112D 112E 112F 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 113A 113B 113C 113D 113E 113F 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 114A 114B 114C 114D 114E 114F 111B 111C 111D 111E 111F 1121 1122 1123 1124 1125 1126 1127 1128 1129 112A 112B 112C 112D 112E 112F 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 113A 113B 113C 113D 113E 113F 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 114A 114B 114C 114D 114E 114F 111B 111C 111D 111E 111F 1121 1122 1123 1124 1125 1126 1127 1128 1129 112A 112B 112C 112D 112E 112F 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 113A 113B 113C 113D 113E 113F 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 114A 114B 114C 114D 114E 114F Berdasarkan pada hasil pengujian pada Tabel 2, dapat dianalisa bahwa perangkat penerima dapat menerima persis data yang dikirimkan oleh perangkat penerima. Dapat dikatakan bahwa sistem yag dibuat telah berjalan sesuai dengan rencana. Begitu pula saat memperbaharui nilai EEPROM pada perangkat pengirim, dapat dianalisa bahwa nilai EEPROM yang dirubah pada perangkat pengirim akan

(6)

mempengaruhi nilai data yang diterima oleh perangkat penerima. Hal ini dapat dianalisa bahwa program untuk memperaharui nilai data pada EEPROM dan untuk mengirimkan data EEPROM ke perangkat penerima telah berhasil.

Sedangkan untuk pengujian jarak pengiriman data, perangkat penerima dapat menerima data dari perangkat pengirim dengan baik hingga jarak 9 meter. Pada Tabel 3. akan dijelaskan jarak pengujian pengiriman data Infra Merah.

Tabel 3 hasil pengujian jarak pengiriman data Infra Merah

Jarak antara perangkat pengirim dan perangkat penerima Keterangan (P1) Keterangan (P2) Keterangan (P3)

50 cm Terkirim Terkirim Terkirim

550 cm Tidak terkirim Terkirim Terkirim

750 cm Tidak terkirim Tdk terkirim Tdk terkirim

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan pemodelan dan pembuatan system yang kemudian dilanjutkan dengan pengujian dan analisa pada proyek akhir yang berjudul “Rancang Bangun Perangkat Sistem Presensi dengan Menerapkan Sistem Nirkabel Infra Merah Berbasis Mikrokontroler”,maka dapat diambil beberapa kesimpulan mengenai system kerja alat, yaitu sebagai berikut :

1. Semakin Blok notifikasi dapat bekerja dengan baik ketika ada respon dari aplikasi basis data melalui komunikasi serial.

2. Mekanisme pengiriman dan penerimaan data Infra Merah dengan menggunakan aturan pengiriman SIRC dapat bekerja 100 % dengan jarak 5 meter.

3. Diperlukan waktu paling sedikit 1 detik untuk menekan tombol pada perangkat pengirim agar nilai kode identitas pada perangkat pengirim yang dikirimkan ke perangkat penerima menjadi data identitas mahasiswa yang dinotifikasikan oleh perangkat pengirim.

4. Dengan menggunakan komunikasi serial, kode identitas yang diterima perangkat penerima dari perangkat pengirim dapat dikomunikasikan ke aplikasi basis data sehingga kode identitas dapat disesuaikan dengan data nomor registrasi. Dengan komunikasi serial pula, data

nomor registrasi dapat dikomunikasikan kembali ke perangkat penerima untuk kemudian dilakukan notifikasi yang berupa tampilan pada LCD, nyala LED dan suara buzzer.

5. Perangkat penerima dapat mengirimkan data pada cakupan nilai sudut tertentu berdasakan kondisi peletakan komponen penerima TSOP 4838 pada perangkat penerima.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hendriawan, Akhmad,Infrared Remote Control,. Surabaya:PENS-ITS.

[2] Andrianto, Heri, 2008,Pemrograman Mikrokontroler

AVR ATMEGA 16 Mengggunakan bahasa C,

Bandung:Informatika.

[3] Wardhana, 2005, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR

ATMega 32, Yogyakarta : Andi.

[4] Ibrahim, K.F.,1996, TEKNIK DIGITAL, Yogyakarta :Andi.

[5] Firdaus,2006,Belajar Interaktif Visual Basic

6.0,Palembang :2006.

[6] Hermawan Ali, ’’Infra Merah Pada Remote Control’’, Gramedia, Bandung, 2010.

[7] Arif, Ridla Rizalani,2009,Rancang Bangun Prototype