TUGAS AKHIR PEMBACA DATA TAG PADA CAR IMMOBILIZER DENGAN RFID

(1)

i

TUGAS AKHIR

PEMBACA DATA

TAG

PADA

CAR IMMOBILIZER

DENGAN RFID

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

ROBERTUS HERU WIRANTO

045114025

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

TAG DATA READER

FOR RFID CAR IMMOBILIZER

Presented as Partial Fulfilling of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering Study Program

ROBERTUS HERU WIRANTO

NIM : 045114025

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

MOTO DAN PERSEMBAHAN

“Follow Your Dreams”

Usually, the only one stopping you

(7)

(8)

viii

INTISARI

Teknologi Radio Frequency Identification (RFID) berkembang dengan pesat dalam beberapa tahun terakhir ini. RFID menjadi alternatif lain dari teknologi barcode, salah satunya karena kemampuan jarak bacanya yang lebih baik. RFID menjadi teknologi pilihan untuk aplikasi car immobilizer. Untuk berfungsinya system RFID, diperlukan sebuah reader untuk membaca data pada tag dan mengkomunikasikannya dengan piranti penampil, misalnya komputer .

Dalam penelitian ini, reader dirancang pada frekuensi 125 KHz. Reader ini berfungsi membaca data pada tag dan menampilkannya pada komputer. Data tag terdiri dari data identitas dan data suhu. Untuk dapat menjalankan fungsi baca tersebut, dibutuhkan base station, mikrokontroler, RS 232, dan komputer. Dalam bekerja, reader membangkitkan tag dengan cara mengirimkan sinyal dengan frekuensi radio (RF) kepada tag. Tag yang berada pada rentang baca reader dan memiliki frekuensi kerja yang sama dengan reader akan segera mengirimkan data kepada reader. Selanjutnya, reader akan memproses data tersebut untuk ditampilkan.

Sistem dapat bekerja dengan baik dengan perubahan piranti keras dari rancangan semula (U2270B ke ID 20) sehingga dapat dibaca oleh protokol mikrokontroler AVR. Reader tidak bisa menampilkan data identitas dan suhu mobil sesungguhnya karena tag belum diisi oleh unit penulis data. Reader membaca dan menampilkan data default pada tag. Perangkat lunak dibuat dengan asumsi bahwa tag RFID yang dibaca telah terisi dengan data yang sesuai dengan format data ID 20.

Kata kunci : RFID, barcode, car immobilizer, reader, tag, 125 KHz, base station.

(9)

ix

ABSTRACT

The technology of Radio Frequency Identification (RFID) had a major development in the last few years. RFID became an alternative technology instead of barcode technology. One of the reasons was the better length of the reading ability of the reader. RFID became an alternative technology for car immobilizer application. There was a need for a reader to read data on a tag and to communicate it with a viewer peripheral e.g. computer so that RFID system could work properly.

In this research, the reader was designed on 125 KHz frequency. The function of the reader was to read the data on the tag and present it on the computer. The data consist of identity data and temperature data. In order to achieve the function, there was a need of a base station, a microcontroller, and an RS 232. The process was as follows. The reader activated tag by sending activation signals with radio frequency to the tag. The tag which was situated on the length of the reading ability of the reader and had the same working frequency with the reader would immediately send the data to the reader and then the reader would process the data to be presented.

The system could work successfully by the changing of the hardware replaced from the former one (U2270B to ID 20) so that it could be read by the AVR microcontroller protocol. Reader couldn’t present the real identity data and temperature data because the tag because the tag was not capable to be written by the data writer unit. The reader sent and displayed the default data on the tag. The software was made with the assumption that the RFID tag which was read had been written by the data which were suitable with the data format of ID 20.

(10)

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Bapa, Putra, dan Roh Kudus atas segala berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul “Pembaca Data Tag pada Car Immobilizer dengan RFID” ini dengan baik.

Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama tahap perancangan, pembuatan, dan pengujian alat.

Penulisan karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan dan doa yang tidak pernah putus.

2. Bapak A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I. 3. Bapak Martanto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II.

4. Ibu B. Wuri Harini, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro. 5. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Rekan satu kelompok yang telah banyak membantu dalam pengerjaan karya tulis ini, Leonardo Arga Dityantono dan Thomas Joko Lelana. Akhirnya kita bisa menyelesaikan apa yang telah kita mulai bersama-sama. “In Finem Omnea”. 7. Agnes Putri Tantya Pramudita, terimakasih atas kebersamaan, cinta, kesabaran, dan

perhatian yang tiada henti.

8. Kakak dan adik-adik yang terus mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

9. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. 10.Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

11.Kawan-kawan Millecanis dan sahabat-sahabat penulis, F.X. Titis Ardiyanto, Robertus Hadi Putrandaga, Sumin, Antonius Bayu Arianto, Stenly Kadang, dan Eri Cahyono. Mari kita bangun Indonesia yang cerdas dan berwawasan.

(11)

xi

Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan karya tulis ini. Karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.

Akhir kata, semoga karya tulis ini berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi bahan kajian lebih lanjut.

Yogyakarta, 9 Maret 2010 Penulis

(12)

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL... i

HALAMAN PERSETUJUAN...iii

HALAMAN PENGESAHAN... iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN...v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS...vii

INTISARI... viii

ABSTRACT... ix

KATA PENGANTAR...x

DAFTAR ISI...xii

DAFTAR GAMBAR... xv

DAFTAR TABEL... xviii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat... 2

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II DASAR TEORI... 5

2.1. Konsep Dasar Gelombang ... 5

2.2. Sistem RFID ... 6

2.2.1. Tag RFID... 8

2.2.1.1. Tipe-tipe Tag ... 8

2.2.1.2. Tipe Memori Tag... 11

2.2.2. Reader RFID ... 12

2.2.2.1. Komponen Reader... 12

2.2.2.2. Klasifikasi Reader... 14

(13)

xiii

2.2.4. Frekuensi Radio sebagai Karakteristik Operasi Sistem RFID... 15

2.2.4.1. Elemen Komunikasi dengan Frekuensi Radio... 16

2.2.4.2. Proses Modulasi... 17

2.2.5. Teknik Penyandian Sinyal Digital... 19

2.2.5.1. Non Return to Zero (NRZ) ... 19

2.2.5.2. Multilevel Binary... 19

2.2.5.3. Biphase... 20

2.2.5.4. Bipolar with 8 Zeros Substitution (B8ZS)... 20

2.2.5.5. High Density Bipolar 3 Zeros (HDB3)... 21

2.3. IC Base Station ... 21

2.3.1. Konfigurasi Pin ... 22

2.3.2. Deskripsi Fungsi ... 23

2.3.3. Demodulasi ... 26

2.3.4. Penyandian Data ... 27

2.3.5. Aplikasi IC Base Station ... 29

2.4. Antena Reader... 29

2.5. Mikrokontroler ATMega8535 ... 32

2.5.1. Arsitektur ATMega8535 ... 32

2.5.2. Fitur ATMega8535 ... 32

2.5.3. Konfigurasi Pin ATMega8535 ... 33

2.5.4. Organisasi Memori ... 34

2.5.5. Register I/O dan Port I/O ... 35

2.5.6. Reset ... 35

2.5.7. USART ... 36

2.5.8. Port Serial ... 36

2.6. Komunikasi Serial RS 232 ... 37

BAB III RANCANGAN PENELITIAN... 40

3.1. Model Sistem... 40

3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 41

3.2.1. Base Station... 42

3.2.1.1. Sumber Tegangan ... 42

(14)

xiv

3.2.1.3. Demodulator ... 42

3.2.1.4. Amplifier dan LPF ... 43

3.2.1.5. Antena Reader ... 44

2.2.1.6. Konfigurasi Rangkaian Base Station... 45

3.2.2. Mikrokontroler ATMega8535 ... 46

3.2.2.1. Reset Eksternal ... 46

3.2.2.2. Osilator ... 46

3.2.2.2. Konfigurasi Mikrokontroler ATMega8535 ... 47

3.2.3. Komunikasi Serial RS 232 ... 48

3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 48

3.3.1. Pembacaan Data ... 50

3.3.2. Penyimpanan Data ... 51

3.3.3. Pengiriman Data Serial ... 51

3.3.4. Tampilan Hyperterminal ... 52

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 55

4.1. Perangkat Keras Hasil Perancangan ... 55

4.2. Perangkat Lunak Hasil Perancangan ... 59

4.2.1. Header Program ... 59

4.2.2. Program Utama... 60

4.3. Pengujian Perangkat Lunak ... 61

4.4. Pengujian Perangkat Keras... 65

4.4.1. Pengujian Tampilan... 65

4.4.2. Pengujian Pembacaan Data ... 67

4.4.3. Pengujian Jarak Pembacaan Data ... 68

4.4.4. Pengujian Bentuk Sinyal dan Model Kanal... 71

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 75

5.1. Kesimpulan ... 75

5.2. Saran ... 75

DAFTAR PUSTAKA ... 77

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bagian-bagian Gelombang ... 5

Gambar 2.2. Komponen Utama Sistem RFID... 7

Gambar 2.3. Tag RFID ... 8

Gambar 2.4. Komponen Tag Pasif ... 9

Gambar 2.5. Komponen Tag Semi Pasif ... 10

Gambar 2.6. Komponen Tag Aktif... 10

Gambar 2.7. Komponen-komponen Utama pada Contoh Sebuah Reader... 12

Gambar 2.8. Spektrum Frekuensi Radio ... 16

Gambar 2.9. Proses Komunikasi Menggunakan Modulasi ... 17

Gambar 2.10. Bentuk Sinyal ASK... 17

Gambar 2.11. Bentuk Sinyal FSK ... 18

Gambar 2.12. Bentuk Sinyal PSK ... 18

Gambar 2.13. Format PenyandianNRZ ... 19

Gambar 2.14. Format Penyandian Multilevel Binary... 20

Gambar 2.15. Format Penyandian Biphase ... 20

Gambar 2.16. Format PenyandianB8ZS... 21

Gambar 2.17. Format PenyandianHDB3... 21

Gambar 2.18. Blok Diagram Sistem RFID dengan U2270B ... 22

Gambar 2.19. Blok Diagram IC U2270B ... 22

Gambar 2.20. Konfigurasi pin IC U2270B ... 23

Gambar 2.21. Demodulator pada Aplikasi Reader dengan IC U2270B ... 27

Gambar 2.22. Demodulator dengan High-Pass Coupling... 27

Gambar 2.23. Sandi Manchester dan Bi-phase... 28

Gambar 2.24. Valid Time Frame untuk Sinyal Output Reader... 28

Gambar 2.25. Penyandian Sandi Manchester... 28

Gambar 2.26. Penyandian Sandi Bi-phase... 29

Gambar 2.27. Rangkaian Aplikasi ... 29

Gambar 2.28. Rangkaian Ekuivalen Antena Reader... 30

Gambar 2.29. Konfigurasi Pin ATMega8535 ... 33

Gambar 2.30. (a) Peta Data Memory... 34

(16)

xvi

Gambar 2.31. Rangkaian Reset... 35

Gambar 2.32. Konfigurasi MAX 232... 37

Gambar 2.33. Konektor DB-9 ... 38

Gambar 3.1. Dagram Blok Sistem Utama ... 40

Gambar 3.2. Diagram Blok Sistem Reader... 41

Gambar 3.3. Koneksi Sumber Tegangan... 42

Gambar 3.4. Rangkaian Pin RF ... 42

Gambar 3.5. Rangkaian Demodulator ... 43

Gambar 3.6. Rangkaian Ekivalen Antena Reader... 45

Gambar 3.7 .Konfigurasi Rangkaian Base Station... 45

Gambar 3.8. Rangkaian Reset Eksternal ... 46

Gambar 3.9. Rangkaian Osilator ... 47

Gambar 3.10. Rangkaian Minimum Mikrokontroler ATmega8535 ... 47

Gambar 3.11. Konfigurasi MAX232... 48

Gambar 3.12. Diagram Alir Program Utama ... 49

Gambar 3.13. (a) Diagram Alir Pengiriman Sinyal ke Tag... 50

(b) Diagram Alir Penerimaan Data dari Tag... 50

Gambar 3.14. Diagram Alir Penyimpanan Data pada Mikrokontroler ... 51

Gambar 3.15. Diagram Alir Proses Pengiriman Data ke Komputer ... 52

Gambar 3.16. Tampilan Awal Hyper-terminal... 53

Gambar 3.17. Tampilan Dialog Connect To... 53

Gambar 3.18. Tampilan Properties... 54

Gambar 3.19. Tampilan Siap Hyper-terminal... 54

Gambar 4.1. Foto Alat Tampak Atas... 55

Gambar 4.2. Konfigurasi Pin ID 20 ... 57

Gambar 4.3. Rangkaian Reader RFID Menggunakan ID 20 ... 57

Gambar 4.4. Foto Alat Tampak dengan ID 20 ... 58

Gambar 4.5. Struktur Format Data ID 20... 59

Gambar 4.6 .Simulasi Program Sebelum Menerima Data... 62

Gambar 4.7. Simulasi Program Pembacaan Tag 1 ... 62

(17)

xvii

Gambar 4.12. Tampilan Saat Tidak Terdeteksi Tag... 65

Gambar 4.13. Tampilan Pembacaan Tag 1 ... 66

Gambar 4.18. Pengujian Jarak Baca Reader RFID ... 68

Gambar 4.19. Sinyal Keluaran Antena ... 71

Gambar 4.20. Keluaran ASCIIOut Saat Reader Tidak Mendeteksi Tag ... 72

Gambar 4.21. Keluaran ASCIIOut Saat Reader Mendeteksi Tag 1 ... 72

Gambar 4.22. Keluaran ASCIIOut Saat Reader Mendeteksi Tag 2... 73

(18)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Deskripsi Pin pada IC U2270B ... 23

Tabel 2.2. Fungsi STANBY ... 24

Tabel 2.3. Rekomendasi Nilai Kapasitor ... 25

Tabel 2.4. Fungsi Input CFE dan MS... 26

Tabel 2.5. Konfigurasi Pengaturan Port I/O... 35

Tabel 2.6. Konfigurasi Kaki-kaki DB-9 ... 38

Tabel 3.1. Spesifikasi Koil Antena... 44

Tabel 4.1. Bagian-bagian Pembaca Data Tag dan Fungsinya Secara Umum ... 56

Tabel 4.2. Fungsi Port Mikrokontroler pada Rangkaian Reader RFID dengan ID 20 ... 58

Tabel 4.3. Tabel Pembacaan Reader RFID ... 68

Tabel 4.4. Pengujian Jarak Baca Reader RFID ... 69

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan jaman menuntut manusia untuk mengembangkan berbagai macam teknologi untuk membantu meningkatkan kehidupannya [1]. Dalam beberapa tahun terakhir ini, teknologi Radio Frequency Identification (RFID) berkembang dengan pesat. RFID merupakan sebuah teknologi compact wireless berbasis frekuensi radio yang memanfaatkan frekuensi radio untuk identifikasi otomatis terhadap suatu obyek. Pada dasarnya RFID mempunyai dua komponen utama yang disebut transceiver (reader) dan

transponder (tag). Berbeda dengan teknologi terdahulunya yang menggunakan barcode, RFID mempunyai kemampuan lebih baik. Ketika sebuah tag melewati area elektromagnetik yang dikeluarkan oleh antena reader, maka secara langsung akan dideteksi oleh reader dan dilakukan pembacaan data-data yang ada di dalam tag. Selanjutnya, data akan dikirim menuju mikrokontroler untuk diolah.

(20)

mobil masuk bengkel, data yang telah terisi pada tag akan dibaca oleh reader yang berada di bengkel untuk dikirim dan ditampilkan pada sebuah komputer. Jadi, sistem car immobilizer ini menggunakan dua buah reader, yaitu sebuah reader yang berada di dalam mobil dan reader lainnya berada di luar mobil dan terhubung dengan komputer sebagai penampil.

Untuk berfungsinya sistem RFID, diperlukan sebuah reader atau pembaca datayang dapat membaca data tag dengan benar dan mengkomunikasikan hasilnya ke komputer. Kontak antara tag RFID dengan reader tidak dilakukan secara langsung atau mekanik, melainkan dengan pengiriman gelombang elektromagnetik. Reader menggunakan antenanya untuk berkomunikasi dengan tag. Ketika reader memancarkan gelombang radio, seluruh tag yang dirancang dengan frekuensi sama dengan reader dan berada pada rentang bacanya akan memberikan respon. Menurut bentuknya, reader dapat berupa reader bergerak seperti peralatan genggam, atau stasioner seperti peralatan point-of-sale di supermarket. Pada perancangan ini, reader bersifat stasioner. Reader yang dirancang adalah reader dengan frekuensi kerja 125 KHz. Ketika ada sebuah tag yang dirancang pada frekuensi yang sesuai dan berada pada rentang bacanya, reader akan membaca data yang ada pada tag tersebut.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian Tugas Akhir ini, adalah menghasilkan sistem pembaca data pada car immobilizer dengan RFID.

Penelitian ini memberikan bebrapa manfaat, baik bagi komunitas tertentu maupun bagi perguruan tinggi, yaitu sebagai berikut :

a. Suhu mesin pada sebuah mobil dapat diketahui secara otomatis, sehingga memberikan kemudahan dalam perawatan.

b. Memberikan tambahan pengetahuan dan pengalaman praktis terhadap penerapan teknologi RFID bagi mahasiswa.

c. Sebagai sarana pendidikan berupa perangkat sistem pembaca data tag pada car immobilizer dengan RFID, sehingga dapat meningkatkan daya saing lulusan di bidang elektro.

(21)

1.3. Batasan Masalah

Pada penelitian ini, dilakukan batasan-batasan masalah terhadap sistem yang akan dipelajari dan dirancang. Batasan-batasan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

a. Membaca data yang terisi pada tag RFID dengan frekuensi kerja 125 KHz. Data-data yang akan ditampilkan adalah nomor identitas dan suhu mesin.

b. Menampilkan hasil pembacaan data pada komputer dalam bentuk teks. c. Pengujian sinyal transmisi, meliputi bentuk sinyal dam model kanal.

1.4. Metodologi Penelitian

Agar dapat melakukan perancangan alat dengan baik, maka penulis menerapkan beberapa meode penelitian, yaitu sebagai berikut:

a. Studi pustaka. Pada tahap ini penulis mengumpulkan dan mempelajari berbagai informasi, baik dari buku, makalah, maupun internet mengenai hal-hal yang berkaitan dengan teknologi RFID sehingga informasi yang diperoleh dapat digunakan sebagai referensi pendukung dalam penyusunan laporan.

b. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Tahap ini adalah tahap perancangan yang didasarkan pada informasi yang didapatkan dari hasil studi pustaka dengan mempertimbangkan faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Tahap ini meliputi perancangan rangkaian dan pembuatan diagram alir program mikrokontroler.

c. Pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak berdasar hasil perancangan, yaitu implementasi dari proses perancangan yang telah dilakukan sebelumnya pada tahap perancangan. Pengujian perangkat keras dan perangkat lunak secara integral termasuk dalam tahap ini, agar diketahui hasil secara realistis.

d. Proses pengambilan data. Dalam proses ini dilakukan pengambilan data dari sistem yang telah dirancang dan dibuat. Data-data yang dapat diperolah akan menunjukkan tingkat keberhasilan perancangan.

(22)

1.5. Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari 4 bab, yang disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi, latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Bab ini berisi studi pustaka tentang landasan teori penelitian, yaitu teknologi RFID, mikrokontroller ATMega8535, dan komunikasi serial.

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisi tentang diagram blok perancangan, perancangan perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak dari peralatan yang akan dibuat.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, data hasil pengujian, analisis data, dan pembahasan. Tingkat keberhasilan sistem yang dibuat dapat diketahui dalam bab ini.

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN

(23)

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Konsep Dasar Gelombang

Gelombang merupakan sebuah gangguan yang membawa energi dari suatu titik ke titik lainnya[2]. Gelombang elektromagnetik ditimbulkan oleh gerakan sejumlah elektron dan terdiri dari listrik dan medan magnet. Gelombang ini dapat menembus sejumlah material. Suatu gelombang memiliki titik puncak yang disebut crest dan titik terendah yang disebut trough. Jarak antara dua titik puncak atau dua titik terendah yang berurutan disebut panjang gelombang (wavelength). Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai satu siklus gelombang disebut periode. Amplitudo merupakan tinggi titik puncak (amplitudo positif) atau kedalaman titik terendah (amplitudo negatif). Bagian-bagian gelombang ditunjukkan pada Gambar 2.1 di bawah ini.

Gambar 2.1. Bagian-bagian gelombang [2]

Jumlah siklus dalam satu detik disebut frekuensi. Frekuensi dinyatakan dalam dalam satuan hertz (Hz). Jika frekuensi dalam sebuah gelombang adalah 1 Hz, berarti dalam gelombang tersebut terdapat sebanyak 1 siklus setiap detik. Frekuensi biasanya juga dinyatakan dalam KHz (Kilohertz=1.000 Hz), MHz (Megahertz=1.000.000 Hz), atau GHz (Gigahertz=1.000.000.000 Hz).

(24)

merupakan gelombang dengan frekuensi antara 30 Hz sampai 300 GHz. Gelombang radio

dipengaruhi oleh material yang dilewatinya. Material disebut RF-lucent atau RF-friendly jika

tidak menimbulkan kehilangan energi yang cukup substansial saat gelombang radio

melewatinya. Material disebut RF-opaque jika menghalangi, mementulkan, dan

menghamburkan gelombang radio. Ada pula material yang bisa dilewati oleh gelombang

radio, namun menyebabkan kehilangan energi yang cukup substansial. Material ini disebut

sebagai RF-absorbent. Pengaruh material pada suatu gelombang radio bersifat relatif,

tergantung pada besarnya frekuensi. Artinya, suatu material yang bersifat RF-opaque dapat

disebut RF-absorbent atau bahkan RF-friendly pada frekuensi yang berbeda. Terdapat 4 kelas

dalam frekensi gelombang radio, yaitu Low Frequency (30 KHz-300 KHz), High Frequency

(3 MHz-30 MHz), Ultra High Frequency (300 MHz-1 GHz), dan Microwave frequency (di

atas 1 GHz).

2.2. Sistem RFID

RFID adalah sebuah teknologi yang memanfaatkan frekuensi radio untuk identifikasi

otomatis terhadap suatu obyek [1]. Kenyataan bahwa manusia amat terampil dalam

mengidentifikasi obyek dalam kondisi lingkungan yang berbeda-beda menjadi motivasi dari

teknologi ini. RFID adalah teknologi penangkapan data yang dapat digunakan secara

elektronik untuk mengidentifikasi, melacak, dan menyimpan informasi yang tersimpan dalam

tag RFID.

Perhatian terhadap RFID dalam lingkungan media masa maupun akademis telah

meningkat dalam beberapa tahun ini, dunia berada pada ambang ledakan penggunaan RFID.

Para pengamat RFID menganggap RFID sebagai suksesor dari barcode yang memiliki 2

keunggulan pembeda, yaitu sebagai berikut:

1. Identifikasi yang unik

Sebuah barcode mengindikasikan tipe obyek tempat ia dicetak, misalnya “Ini adalah

sebatang cokleat bermerek ABC dengan kadar 70% dan berat 100 gram”. Sebuah tag

RFID selangkah lebih maju dengan mengemisikan sebuah nomor seri unik di antara

jutaan obyek yang identik, sehingga dapat mengindikasikan “Ini adalah sebatang

(25)

2. Otomasi

Barcode dibaca secara optik, memerlukan kontak line-of-sight dengan reader,

sehingga membutuhkan peletakan fisik yang tepat dari obyek yang dibaca. Kecuali

pada lingkungan yang benar-benar terkontrol, scanning terhadap barcode memerlukan

campur tangan manusia, sebaliknya tag-tag RFID dapat dibaca tanpa kontak

line-of-sight dan tanpa penempatan yang presisi. Sebagai suksesor dari barcode, RFID

menawarkan peningkatan efisiensi.

Secara garis besar sebuah sistem RFID dirunjukkan pada Gambar 2.2, yaitu terdiri atas 3

komponen utama, yaitu tag, reader, dan controller [3]. Secara ringkas, mekanisme kerja yang

terjadi dalam sebuah sistem RFID adalah bahwa sebuah reader frekuensi radio melakukan

scanning terhadap data yang tersimpan dalam tag, kemudian mengirimkan informasi tersebut

ke sebuah controller.

Gambar 2.2. Komponen Utama Sistem RFID [3]

Tag dan reader berkomunikasi satu sama lain melalui gelombang radio. Saat obyek

ber-tag berada pada wilayah baca reader, reader akan memberikan sinyal kepada tag untuk

mengirimkan data yang tersimpan. Selanjutnya, saat reader telah menerima data tag, data

tersebut akan disampaikan kepada controller. Sebuah sistem RFID bisa terdiri dari beberapa

reader. Namun, semua reader dapat diterapakan pada controller tunggal. Demikian juga,

(26)

2.2.1.

Tag

RFID

Fungsi dasar dari tag RFID adalah menyimpan data dan mengirimkan data tersebut pada

reader [2]. Sebuah tag terdiri atas chip (microchip) dan sebuah antena (Gambar 2.3). Chip

tersebut menyimpan nomor seri yang unik atau informasi lainnya.

Antena yang terpasang pada chip mengirimkan informasi dari chip ke reader. Biasanya

rentang pembacaan diindikasikan dengan besarnya antena. Antena yang lebih besar

mengindikasikan rentang pembacaan yang lebih jauh. Tag tersebut terpasang atau tertanam

dalam obyek yang akan diidentifikasi. Tag dapat dibaca dengan reader bergerak maupun

stasioner menggunakan gelombang radio.

Tag RFID sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Sebagian tag mudah ditandai,

misalnya tag anti pencurian yang terbuat dari plastik keras yang dipasang pada barang-barang

di toko. Tag untuk tracking hewan yang ditanam di bawah kulit berukuran tidak lebih besar

dari bagian lancip dari ujung pensil. Bahkan ada tag yang lebih kecil lagi yang telah

dikembangkan untuk ditanam di dalam serat kertas uang.

Gambar 2.3. Tag RFID [1]

2.2.1.1. Tipe-tipe

Tag

Tag dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu tag pasif, tag aktif, dan tag semi aktif

(disebut juga semi pasif) [2]. Pengelempokan ini berdasarkan pada ada tidaknya catu daya

pada tag dan kemampuannya untuk menginisiasi komunikasi dengan reader.

1. Tag Pasif

Tag versi paling sederhana adalah tag pasif, yaitu tag yang tidak memiliki catu daya

(27)

tag merespon emisi frekuensi radio dan menurunkan dayanya dari gelombang energi

yang dipancarkan oleh reader. Sebuah tag pasif minimal mengandung sebuah

indentifier unik dari sebuah item yang dipasangi tag tersebut. Data tambahan

dimungkinkan untuk ditambahkan pada tag, tergantung kepada kapasitas

penyimpanannya. Kapasitas memori dari tag pasif antara 1 bit sampai dengan beberapa

kilobytes [4]. Tag pasif dapat beroperasi pada frekuensi rendah (low frequency),

frekuensi tinggi (high frequency), dan frekuensi ultra tinggi (ultrahigh frequency).

Tergantung pada frekuensi yang digunakan, tag pasif memiliki rentang baca antara 1

mm sampai sekitar 5 m. Contoh aplikasi tag pasif adalah pada pass transit, pass masuk

gedung, dan barang-barang konsumsi [1]. Harga tag pasif lebih murah dibandingkan

harga versi lainnya. Perkembangan tag murah ini telah menciptakan revolusi dalam

adopsi RFID dan memungkinkan penggunaannya dalam skala yang luas. Komponen

tag pasif ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Komponen Tag Pasif [2]

2. Tag Semi Pasif

Tag semi pasif adalah versi tag yang memiliki catu daya sendiri (baterai) tetapi tidak

dapat menginisiasi komunikasi dengan reader [1]. Dalam hal ini, baterai digunakan

oleh tag sebagai catu daya untuk melakukan fungsi yang lain seperti pemantauan

keadaan lingkungan dan mencatu bagian elektronik internal tag, serta untuk

memfasilitasi penyimpanan informasi. Tag versi ini tidak secara aktif memancarkan

sinyal ke reader. Tag semi pasif tag disebut juga battery-assisted tag [2]. Pada

komunikasi antara tag dan reader dengan tag ini, reader selalu mengkomunikasikan

terlebih dahulu, baru kemudian diikuti oleh tag. Tag semi pasif dapat dibaca pada jarak

(28)

mencapai 100 kaki (sekitar 30,5 m). Tag ini dapat dihubungkan dengan sensor untuk

menyimpan informasi untuk peralatan keamanan. Gambar 2.5 menunjukkan komponen

tag semi pasif.

Gambar 2.5. Komponen Tag Semi Pasif [2]

3. Tag Aktif

Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip, juga memiliku catu daya

dan pemancar serta mengirimkan sinyal kontinyu [1]. Tag versi ini biasanya memiliki

kemampuan baca tulis, dalam hal ini data tag dapat ditulis ulang dan dimodifikasi. Tag

aktif dapat menginisiasi komunikasi dan dapat berkomunikasi pada jarak yang lebih

jauh, hingga 750 kaki, tergantung pada daya baterainya. Pada komunikasi antara tag

dan reader dengan tag ini, tag selalu memulai terlebih dahulu, baru kemudian diikuti

oleh reader. Harga tag ini merupakan yang paling mahal dibandingkan dengan versi

lainnya. Gambar 2.6 menunjukkan komponen tag aktif.

(29)

2.2.1.2. Tipe Memori

Tag

Seperti yang telah disebutkan di atas, sebuah chip pada sebuah tag berfungsi untuk

menyimpan nomor seri yang unik atau informasi lainnya. Ketentuan penyimpanan dan

pengisiannya tergantung pada tipe memorinya. Klasifikasi tipe memori tag adalah Read-Only

(RO), Write Once-Read Many (WORM), dan Read-Write (RW).

1. Read Only (RO)

Sebuah tag RO hanya dapat diprogram atau diisi sekali dalam penggunaanya [2]. Data

diisikan oleh pabrikan pada saat proses produksi. Setelah itu, data sama sekali tidak

dapat dituliskan kembali pada tag. Tag tipe ini memiliki kapasitas memori minimum

(biasanya kurang dari 64 bit) dan mengandung data yang terprogram permanen

sehingga tidak dapat diubah [1]. Tag pasif biasanya memiliki tipe memori seperti ini.

Tag tipe ini scocok untuk aplikasi kecil dan sederhana. Data yang terkandung di dalam

tag seperti ini terutama adalah data identifikasi obyek. Tag dengan tipe memori seperti

ini telah banyak digunakan di perpustakaan dan persewaan video. Tag pasif biasanya

memiliki tipe memori seperti ini.

2. Write Once, Read Many (WORM)

Sebuah tag dengan tipe memori WORM dapat diprogram atau satu sekali. Berbeda

dengan tipe RO, pengisian tidak dilakukan oleh pabrikan tetapi dilakukan sendiri oleh

pengguna [2]. Tag dengan tipe ini memungkinkan informasi disimpan sekali, tetapi

tidak membolehkan perubahan berikutnya terhadap data [1]. Tag tipe ini memiliki fitur

keamanan ROdengan menambahkan fungsionalitas tambahan dari tag RW.

3. Read Write (RW)

Pada tag dengan tipe memori RW, data dapat dimutakhirkan jika diperlukan [1].

Sebagai konsekuensinya kapasitas memorinya lebih besar dan harganya lebih mahal

dibandingkan tag RO. Tag seperti ini biasanya digunakan ketika data yang tersimpan

di dalamnya perlu pemutakhiran seiring dengan daur hidup produk, misalnya di pabrik.

Tag dengan tipe memori RW menawarkan keuntungan yang luar biasa karena data

(30)

2.2.2.

Reader

RFID

Untuk berfungsinya sistem RFID, diperlukan sebuah reader atau alat scanning yang

dapat membaca tag dengan benar dan mengkomunikasikan hasilnya ke suatu controller [1].

Reader disebut juga interrogator, yaitu perangkat yang dapat membaca data pada tag dan

mengisi data pada tag. Jadi reader juga berfungsi sebagai writer [2]. Dalam kasus tag pasif,

reader berfungsi juga sebagai catu daya untuk mengaktifkan tag. Reader merupakan jembatan

antara tag dengan controller [3].

2.2.2.1. Komponen

Reader

Reader memiliki beberapa komponen utama, yaitu transmitter, receiver,

microprocessor, memory, input/output channels, communication interface, dan power [2].

Gambar 2.7 berikut menunjukkan komponen-komponen utama pada contoh sebuah reader.

Gambar 2.7. Komponen-komponen Utama pada Contoh Sebuah Reader [2]

1. Transmitter

Transmitter pada reader digunakan untuk mentransmisi daya AC dan clock cycle

melalui antenanya ke tag yang berada pada jarak bacanya. Transmitter merupakan

bagian dari unit tranceiver yang bertanggung jawab untuk mengirimkan sinyal reader

ke lingkungan di sekitarnya dan menerima sinyal balasan dari tag melalui antena

(31)

2. Receiver

Komponen ini juga merupakan bagian dari tranceiver. Receiver menerima sinyal

analog dari tag melalui antena reader. Kemudian, receiver mengirimkan sinyal

tersebut kepada mikroprosesor reader. Sinyal diubah ke dalam bentuk digital. Jadi

sinyal digital tersebut merupakan representasi dari data yang telah dikirimkan oleh tag

kepada antena reader.

3. Microprocessor

Mikroprosesor bertanggung jawab untuk mengimplementasikan komunikasi antara

reader dengan tag. Komponen ini melakukan decoding dan koreksi error terhadap

sinyal analog dari receiver.

4. Memory

Memori digunakan untuk menyimpan data. Berapa banyak hasil pembacaan tag dapat

disimpan, tergantung pada kapasitas memorinya.

5. Input/output channels

Reader tidak harus selalu aktif untuk membaca tag setiap waktu. Tag akan muncul

hanya pada saat-saat tertentu. Komponen ini menyediakan mekanisme untuk

mematikan atau mengaktifkan reader tergantung pada kondisi yang terjadi di luar

reader. Sebagai contoh, misalnya dipasang sebuah sensor untuk input. Sensor akan

mendeteksi keberadaan sebuah obyek ber-tag di daerah baca reader. Sensor kemudian

akan mengaktifkan reader untuk membaca tag. Demikian juga untuk output,

komponen ini memungkinkan reader menghasilkan output lokal melalui annunciator

(misalnya alarm) atau actuator (misalnya membuka atau menutup portal keamanan dan

pintu otomatis).

6. Coomunication Interface

Komponen ini menghasilkan instruksi-instruksi komunikasi untuk reader yang

memungkinkan reader berinteraksi dengan perangkat eksternal.

7. Power

Komponen ini menyediakan daya atau sumber tegangan untuk beroperasinya sebuah

(32)

2.2.2.2. Klasifikasi

Reader

Seperti halnya tag, reader juga dapat diklasifikasikan berdasarkan kriteria yang berbeda.

Berdasar pada model interface yang disediakan untuk komunkasi, reader dibedakan menjadi 2

macam, yaitu serial dan network [2]. Reader serial menggunakan penghubung kominikasi

serial untuk berkomunikasi dengan sebuah aplikasi. Reader terhubung dengan sebuah port

komputer dengan RS-232 atau RS-485. Reader network dapat dihubungkan ke komputer

dengan kabel maupun tanpa kabel (wireless).

Berdasarkan mobilitasnya, reader dibedakan menjadi 2 macam, yaitu reader stasioner

(stationary reader) dan reader genggam (handheld reader). Stasionery reader disebut juga

fixed reader. Reader ini biasanya dipasang pada suatu tempat tertentu, misalnya tembok,

portal, atau tempat lainnya sesuai dengan fungsi aplikasinya. Aktifitas pembacaannya

tergantung pada ada tidaknya tag yang mendekatinya atau berada pada rentang bacanya.

Handheld reader merupakan reader bergerak yang dapat digunakan sebagai perangkat

genggam. Komponen dasar dari reader ini, termasuk antena dan software aplikasinya, berada

dalam satu perangkat. Data yang diperoleh dari tag bisa disimpan pada reader. Reader jenis

ini menawarkan fleksibilitas, pengguna dapat membawa reader mendekati obyek yang akan

dibaca.

Klasifikasi reader selanjutnya adalah berdasarkan pada kemampuan bekomunikasinya

dengan tag. Reader dibedakan menjadi 2 macam, yaitu read only reader dan read and write

reader. Reader tipe read only dirancang dengan fungsi utamanya saja, yaitu untuk membaca

data yang tersimpan pada sebuah tag. Semua reader memiliki fungsi ini. Reader tipe read and

write, selain memiliki fungsi untuk membaca data yang tersimpan pada sebuah tag, reader ini

juga dapat mengisikan data pada sebuah tag.

2.2.3.

Controller

Controller merupakan otak dari suatu sistem RFID yang merupakan pusat proses

informasi [2]. Controller biasanya berupa sebuah mikrokontroler, komputer, atau workstation

dengan database atau software aplikasi. Controller dapat menggunakan data yang terkumpul

dari hasil pembacaan data pada tag untuk beberapa keperluan sesuai dengan aplikasi yang

(33)

eksternal, seperti annunciator dan actuator. Sebagai analogi, controller untuk sebuah reader

adalah seperti halnya driver untuk sebuah printer. Untuk mencetak sebuah dokumen, sebuah

komputer harus memiliki instalasi driver untuk printer. Begitu pula, untuk mendapatkan data

yang tersimpan pada tag, sebuah reader harus menggunakan controller.

2.2.4. Frekuensi Radio sebagai Karakteristik Operasi Sistem RFID

Pemilihan frekuensi radio merupakan kunci kerakteristik operasi sistem RFID [1].

Frekuensi sebagian besar ditentukan oleh kecepatan komunikasi dan jarak baca terhadap tag.

Secara umum, tingginya frekuensi mengindikasikan jauhnya jarak baca. Frekuensi yang lebih

tinggi mengindikasikan jarak baca yang lebih jauh. Pemilihan tipe frekuensi juga dapat

ditentukan oleh tipe aplikasinya. Aplikasi tertentu lebih cocok untuk salah satu tipe frekuensi

dibandingkan dengan tipe lainnya karena gelombang radio memiliki perilaku yang

berbeda-beda menurut frekuensinya. Sebagai contoh, gelombang LF memiliki kemampuan penetrasi

terhadap dinding tembok yang lebih baik dibandingkan dengan gelombang dengan frekuensi

yang lebih tinggi, tetapi frekuensi yang lebih tinggi memiliki laju data (data rate) yang lebih

cepat.

Sistem RFID dibedakan menjadi empat macam berdasarkan frekuensi yang digunakan,

yaitu Low Frequency (LF), High Freguency (HF), Ultra High Frequency (UHF), dan

gelombang mikro. Berikut ini adalah 4 frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID

beserta penjelasannya.

1. Band LF berkisar dari 125 KHz hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk

penggunaan jarak pendek (short-range) seperti sistem anti pencurian, identifikasi

hewan, dan sistem kunci mobil.

2. Band HF beroperasi pada 13.56 MHz. Frekuensi ini memungkinkan akurasi yang lebih

baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi resiko kesalahan pembacaan

tag. Sebagai konsekuensinya, band ini lebih cocok untuk pembacaan pada tingkat item

(item-level reading). Tag RFID HF banyak digunakan untuk pelacakan barang-barang

di perpustakaan, toko buku, kontrol akses gedung, pelacakan bagasi pesawat terbang,

(34)

3. Band UHF beroperasi di sekitar 900 MHz dan dapat dibaca dari jarak yang lebih jauh

dari tag HF, berkisar dari 3 hingga 15 kaki. Tag ini lebih sensitif terhadap faktor-faktor

lingkungan daripada tag-tag yang beroperasi pada frekuensi lainnya. Band 900 MHz

muncul sebagai band yang lebih disukai untuk aplikasi rantai suplai karena laju dan

rentang bacanya. Tag UHF pasif dapat dibaca dengan laju sekitar 100 hingga 1.000 tag

perdetik. Tag ini umumnya digunakan pada pelacakan kontainer, truk, trailer, dan

terminal peti kemas.

4. Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 2.45 dan 5.8 GHz,

mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek di dekatnya yang

dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi dengan tag. Tag RFID

gelombang mikro biasanya digunakan untuk manajemen rantai suplai.

Gambar 2.8. Spektrum Frekuensi Radio [3]

2.2.4.1.

Elemen Komunikasi dengan Frekuensi Radio

Terdapat 4 elemen penting yang membuat komunikasi dengan ferkuensi radio terjadi,

yaitu sinyal data, sinyal carrier, modulasi, dan antena [4]. Sinyal data adalah gelombang yang

berisi informasi dan dibutuhkan untuk dikirim ke receiver, disebut juga sinyal pemodulasi.

Sinyal carrier adalah gelombang yang membawa sinyal data. Sinyal carrier disebut juga

sinyal pembawa. Modulasi adalah proses yang menyandikan sinyal data ke sinyal carrier dan

menciptakan gelombang radio. Antena adalah perangkat yang digunakan untuk mengirim dan

menerima sinyal.

Keempat elemen di atas bekerja sama sehingga komunikasi terjadi. Sinyal carrier adalah

sinyal konstan, baik dalam frekuensi maupun amplitudo, misalnya gelombang sinus. Sinyal ini

tidak berisi informasi. Dalam komunikasi dengan frekuensi radio, informasi dikodekan ke

(35)

memodulasi sinyal carrier. Sinyal termodulasi dikirim melalui antena dan diterima oleh

antena penerima. Sinyal tersebut mengalami proses demodulasi untuk mendapatkan sinyal

data kembali. Proses komunikasi ini ditunjukkan pada Gambar 2.9 berikut :

Gambar 2.9. Proses Komunikasi Menggunakan Modulasi [4]

2.2.4.2. Proses Modulasi

Ada 3 tipe modulasi, yaitu Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM),

dan Phase Modulation (PM) [4]. Ketiga tipe tersebut adalah bentuk dasar untuk modulasi

analog. Versi digital dari modulasi tersebut adalah Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency

Shift Keying (FSK), dan Phase Shift Keying (PSK). Data yang dikirim oleh mikrokontroler

adalah tipe digital, jadi modulasi versi digital lebih tepat untuk aplikasi dengan

mikrokontroler.

1. Amplitude Shift Keying (ASK)

ASK mengubah amplitudo sinyal carrier ke dalam data biner. Gambar 2.10 di bawah

merupakan contoh ASK pada sinyal pemodulasi. Sinyal pemodulasi berkorespondensi

dengan sinyal digital yang mewakili biner 0011010. Dalam sinyal tersebut, periodenya

sama, hanya amplitudonya yang berbeda.

(36)

2. Frequency Shift Keying (FSK)

FSK memodulasi frekuensi sinyal carrier. Data digital dinyatakan melalui penggeseran

frekuensi carrier. Informasi biner dikirimkan menggunakan frekuensi yang berbeda

untuk mewakili pola bit. Satu frekuensi mewakili satu bit biner dan sebuah frekuensi

yang berbeda mewakili bit biner yang lain. Gambar 2.11 berikut menunjukkan sebuah

sinyal pemodulasi dengan FSK. Sinyal tersebut mewakili biner 0011010.

Gambar 2.11. Bentuk Sinyal FSK [4]

3. Phase Shift Keying (PSK)

PSK adalah teknik modulasi yang mewakili data digital dengan penggeseran periode

sinyal carrier. Pada transmisi biner, fase sinyal carrier digerser 180° untuk mewakili

‘1’ atau ‘0’. Gambar 2.12 berikut menunjukkan contoh dari PSK.

(37)

2.2.5. Teknik Penyandian Sinyal Digital

Kode biner ‘1’ dan ‘0’ dalam sinyal digital dapat dinyatakan dalam bermacam-macam

kode. Ada beberapa teknik penyandian sinyal digital, diantaranya adalah Non Return to Zero

(NRZ), Nonreturn to Zero Inverted (NRZI), Multilevel binary, Biphase, Bipolar with 8 Zeros

Substitution (B8ZS), dan High density bipolar 3 Zeros (HDB3).

2.2.5.1.

Non Return to Zero

(NRZ)

Ada 2 teknik dalam teknik penyandian ini NRZ, yaitu Non Return to Zero Level

(NRZ-L) dan Non Return to Zero Inverted(NRZ-I), ditunjukkan pada Gambar 2.13.

1. Non Return to Zero Level(NRZ-L)

NRZ adalah teknik penyandian yang merepresentasikan biner ‘0’ dengan sinyal high,

sedangkan biner ‘1’ dinyatakan dengan sinyal low [5].

2. Non Return to Zero Inverted(NRZ-I)

Suatu transisi (low ke high atau high ke low) pada awal suatu bit time akan mewakili

biner ‘1’. Jika tidak ada transisi, berarti mewakili biner ‘0’.

Gambar 2.13. Format PenyandianNRZ [5]

2.2.5.2.

Multilevel Binary

Teknik ini menggunakan lebih dari 2 level sinyal [5]. Ada dua penyandian dalam teknik

ini, yaitu Bipolar-AMI dan Pseudoternary, ditunjukkan pada Gambar 2.14.

1. Bipolar-AMI

Biner ‘0’ diwakili dengan tidak adanya line sinyal, sedangkan biner '1' diwakili oleh

(38)

2. Pseudoternary

Biner '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa

positif dan negatif.

Gambar 2.14. Format Penyandian Multilevel Binary[5]

2.2.5.3.

Biphase

Ada 2 teknik dalam teknik penyandian ini biphase, yaitu Manchester dan

DifferentialManchester [5]. Gambar 2.15 menunjukkan format penyandian Biphase.

1. Manchester

Biner ‘1’ dinyatakan dengan transisi positif (low ke high) pada setengah dari periode

tiap bit. Transisi low (high ke low) merepresentasikan biner '0'.

2. Differential Manchester

Biner '0' diwakili oleh adanya transisi di awal periode suatu bit, sedangkan biner '1'

diwakili oleh ketiadaan transisi di awal periode suatu bit.

Gambar 2.15. Format Penyandian Biphase [5]

2.2.5.4.

Bipolar with 8-Zeros Substitution

(B8ZS)

Pada teknik penyandian ini, jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir

(39)

+ − − + 0

000 [5]. Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang

mendahului oktaf ini adalah negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut disandikan sebagai

− + + − 0

000 . Format PenyandianB8ZS ditunjukkan pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16. Format PenyandianB8ZS [5]

2.2.5.5.

High Density Bipolar 3 Zeros

(HDB3)

HDB3 adalah suatu kode yang menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian

yang mengandung satu atau dua pulsa yang disebut kode violation [5]. Jika violation yang

terakhir positif, violation ini pasti negatif dan sebaliknya. Format penyandian HDB3

ditunjukkan Gambar 2.17.

Gambar 2.17. Format PenyandianHDB3 [5]

2.3. IC

Base Station

Sebuah sistem immobilizer terdiri dari dua buah sub sistem, yaitu tag dan reader [6].

Dalam sebuah reader, dibutuhkan sebuah base station yang berfungsi sebagai penghubung

antara tag dan mikrokontroler. Jenis base station yang digunakan sesuai dengan sistem reader

yang akan dibangun, read only atau read/write. IC U2270B adalah sebuah IC base station tipe

read/write untuk sistem immobilizer. IC U2270B memungkinkan disain sebuah reader

dengan sedikit komponen. IC ini sesuai dengan modulasi Manchester atau Bi-phase dan

(40)

pada frekuensi 125 KHz. Gambar 2.18 berikut adalah diagram blok sistem RFID dengan

RFID.

Gambar 2.18. Blok Diagram Sistem RFID dengan U2270B [6]

IC ini terdiri dari sebuah osilator, driver, pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan

(power supplay) [7]. Gambar 2.19 berikut menunjukkan diagram blok komponen-komponen

dalam IC U2270B.

Gambar 2.19. Blok Diagram IC U2270B [6]

2.3.1. Konfigurasi Pin

IC U2270B memiliki 16 pin dengan masing-masing fungsi yang berbeda. Gambar 2.20

(41)

Gambar 2.20. Konfigurasi pin IC U2270B [6]

Tabel 2.1 di bawah ini menunjukkan daftar nama dan keterangan dari masing-masing pin

pada IC U2270B.

Tabel 2.1. Deskripsi Pin pada IC 2270B [6]

2.3.2. Deskripsi Fungsi

Sebagaimana telah disebut di atas, IC U2270B terdiri dari sebuah osilator, driver,

pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan (power supplay) [6]. Berikut merupakan deskripsi

mengenai fungsi-fungsi komponen yang terintegrasi dalam IC U2270B.

Pin Simbol Fungsi

1 GND Ground

2 OUTPUT Data output

3 OE Data output enable

4 INPUT Data input

5 MS Mode select coil: common mode/

differential mode

6 CFE Carrier frequency enable

7 DGND Driver ground

8 COIL2 Coil driver 2

9 COIL1 Coil driver 1

10 VEXT External power supply

11 DVS Driver supply voltage

12 Vbatt Battery voltage

13 STANDBY Stanby input

14 VS Internal power supply

15 RF Frequency adjustment

(42)

1. Power Supply

IC U2270B dapat dioperasikan dengan satu sumber tegangan eksternal atau dengan

dua sumber tegangan eksternal stabil. Dapat juga dioperasikan dengan tegangan baterei

12V dari kendaraan. Sumber teganagan menyediakan dua tegangan output yang

berbeda, yaitu Vs dan VEXT. Vs merupakan tegangan sumber tegangan internal untuk

seluruh komponen di dalam IC U2270, kecuali untuk rangkaian driver. Pin VS

digunakan untuk menghubungkan blok kapasitor. Vs dapat diatur melalui pin

STANBY. VEXT merupakan sumber tegangan antena sebelum driver. Tegangan ini

juga dapat digunakan untuk mengoperasikan rangkaian eksternal, misalnya

mikrokontroler. Bersama dengan transistor NPN, tegangan ini juga memberikan

sumber tegangan bagi driver koil antena (pin DVS). Fungsi STANBY dijelaskan

dalam tabel 2.2 berikut ini.

Tabel 2.2. Fungsi STANBY [6]

STANBY U2270B

Low Stanby mode

High Active

2. Osilator

Frekuensi dari osilator di dalam IC U2270B dikontrol oleh arus yang masuk ke input

RF (pin RF). Rangkaian yang terintgrasi memastikan batas frekuensi yang bebas dari

sumber tegangan, ditentukan oleh resistor (R_t) antara yang dipasang di antara pin RF

dan VS. Untuk frekuensi 125 KHz, ditetapkan resistor dengan nilai 110kΩ. Untuk

frekuensi lain ( f₀) , nilai resistor ditentukan dengan persamaan berikut :

5 14375 0 − = f

R_t ... (2.1)

3. Low Pass Filter (LPF)

LPF merupakan filter yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah. LPF

yang terintegrasi dalam IC U2270B berfungsi menghilangkan sinyal pembawa yang

(43)

4. Amplifier

Differential amplifier memiliki gain yang tetap, yaitu 30. Gain dan frekuensi cut-off

dari rangkaian amplifier yang terintegrasi dapat diatur melalui pin HIPASS. Pin

HIPASS merupakan konektor rangkaian amplifier yang terdapat di dalam IC U2270B.

Untuk mencapai gain maksimum, pin HIPASS dihubungkan melalui kapasitor (C_HP)

ke ground. Untuk mencapai gain yang lebih rendah, resistor (R_HP) dihubungkan seri

dengan kapasitor. Pin HIPASS digunakan untuk menggabungkan tegangan DC (DC

decoupling). Besarnya nilai kapasitor HIPASS (C_HP) telah direkomendasikan,

ditunjukkan pada Tabel 2.3. Gain (G) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

HP i i R R R G + ×

=30 ... (2.2)

Frekuensi cut-off ( fcut) untuk gain maksimum dapat dihitung dengan persamaan

berikut : i HP cut R C f × × × = π 2 1 ... (2.3)

Frekuensi cut-off ( fcut) untuk gain yang lebih rendah dapat dihitung dengan persamaan

berikut: ) ( 2 1 HP i HP cut R R C f + × × × =

π ... (2.4)

i

R adalah resistor internal, nilainya dapat diasumsikan 2,5 kΩ.

Tabel 2.3. Rekomendasi Nilai Kapasitor [6]

Data Rate f=125 KHz CIN CHP

f/32 = 3,9 Kbit/s 680 pF 100 nF

(44)

5. Schmitt Trigger

Sinyal yang diproses oleh Schmitt trigger digunakan untuk menekan noise yang

mungkin muncul dan digunakan untuk membuat sinyal sesuai dengan kebutuhan

mikrokontroler (microcontroller compatible).

6. Driver

Driver mensuplai koil antena dengan energi yang sesuai. Rangkaian driver terdiri dari

dua tingkatan output. Output tersebut dapat dioperasikan dalam dua mode berbeda,

yaitu common mode dan differential mode.

• Common mode. Dalam mode ini, output dalam phase. Output dapat saling dihubungkan untuk mencapai kemampuan dengan keluaran arus tinggi.

• Differential mode. Tegangan output dalam anti-phase. Koil antena dikendalikan dengan tegangan yang lebih tinggi. Impedansi antena koil lebih tinggi. Karena

itu, untuk mencapai sebuah sistem dengan sensitivitas yang lebih baik, mode ini

dipilih.

Input CFE digunakan untuk menulis data pada tag. Berbagai fungsi dikontrol melalui

input MS dan CFE. Tabel 2.4 berikut ini merupakan tabel fungsi dari input CFE dan

MS.

Tabel 2.4. Fungsi Input CFE dan MS [6]

CFE MS COIL 1 COIL 2

Low Low High High

Low High Low High

High Low

High High

2.3.3. Demodulasi

Modulasi adalah suatu proses dimana parameter sinyal carrier frekuensi tinggi diubah

sesuai dengan salah satu parameter sinyal informasi. Dalam hal ini, sinyal pesan disebut juga

sinyal pemodulasi. Proses modulasi dilakukan pada bagian pemancar (tag). Proses

kebalikannya, yang disebut demodulasi dilakukan pada bagian penerima (reader). Dalam

(45)

Proses demodulasi pada aplikasi reader dengan IC U2270B terjadi di luar IC. Jadi,

demodulator merupakan sebuah rangkaian eksternal. Selanjutnya, sinyal hasil proses

demodulasi dikirimkan ke pin INPUT dari IC U2270B melalui sebuah rectifier dan kapasitor

(decoupling capacitor) [7]. LPF yang terintegrasi dalam IC kemudian menguatkan dan

mengkondisikan sinyal untuk mengubahnya menjadi data output digital yang sesuai. Gambar

2.21 berikut merupakan demodulator pada aplikasi reader dengan IC U2270B.

Gambar 2.21. Demodulator pada Aplikasi Reader dengan IC U2270B [8]

Demodulator terdiri dari sebuah dioda (D1), sebuah kapasitor (C1), dan dua buah

resistor (R1 dan R2). Sedangkan fungsi high-pass dari coupling kapasitif (C2). Nilai komponen

yang diberikan adalah untuk laju data sekitar 4 Kbit/s menggunakan penyandian bi-phase atau

Manchester. Jika laju data yang lebih rendah digunakan, maka nilai C2 juga dinaikkan.

Besarnya nilai C2 yang direkomendasikan dapat dilihat pada tabel 2.3.

Gambar 2.22. Demodulator dengan High-Pass Coupling [8]

2.3.4. Penyandian Data

Kode identifikasi dari sebuah tag disandikan dalam sandi Manchester atau sandi

bi-phase [8]. Clock dibangkitkan oleh transponder (tag) dari osilasi yang terjadi pada antena

(46)

ideal. Timing pada input decoder dipengaruhi juga oleh efek modulasi, demodulasi, dan noise.

Sinyal output dari reader juga ditunjukkan pada Gambar 2.24. Sedangkan penyandian

Manchester dan bi-phase ditunjukkan pada Gambar 2.25 dan Gambar 2.26.

Gambar 2.23. Sandi Manchester dan bi-phase [8]

Gambar 2.24. Valid Time Frame untuk Sinyal Output Reader [8]

(47)

Gambar 2.26. Penyandian Sandi bi-phase [8]

2.3.5. Aplikasi IC U2270B

Aplikasi IC U2270B memungkinkan sebuah disain reader dengan sedikit komponen [6].

Gambar 2.27 berikut ini merupakan rangkaian aplikasi IC U2270B yang direkomendasikan.

Aplikasi ini menggunakan rangkaian eksternal yang sangat minimum. IC U2270B

dioperasikan dari satu sumber tegangan, yaitu sebesar 5V.

Gambar 2.27. Rangkaian Aplikasi [6]

2. 4. Antena

Reader

Antena reader adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari sebuah induktor, sebuah

kapasitor, dan sebuah resistor [8]. Gambar 2.28 berikut adalah rangkaian ekivalen dari antena

(48)

Gambar 2.28. Rangkaian Ekuivalen Antena Reader [9]

Sebuah antena dipengaruhi oleh frekuensi resonansi dan faktor Q. Frekuensi resonansi

( f₀) adalah frekuensi operasi dari sistem identifikasi. Frekuensi ini ditentukan oleh induktor

(LR) dan kapasitor (CR) dari antena, dapat dihitung dengan persamaan berikut:

R R C L f × × × = π 2 1

0 ... (2.5)

Sehingga, besarnya nilai kapasitor (C_R) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

berikut : 2 ) 2 ( 1 o R R f L C × × × =

π ... (2.6)

Frekuensi yang dipilih adalah 125 KHz. Faktor Q (Q_R) mewakili bandwidth (B), rasio antara

tegangan antena readerUR dan tegangan driver antena reader UDRV.

R

Q f

B₌ 0 _{... (2.7)}

R DRV

R U Q

U = × ... (2.8)

Muatan sinusoidal dari tegangan driver antenna ditentukan melalui peak-to-peak sinyal output

(49)

U_DRV = ×U_DRVpp

π

4

... (2.9)

Faktor Q yang tinggi menghasilkan tegangan antena yang tinggi, sehingga

menghilangkan transfer energi ke tag. Pengurangan faktor Q berakibat pada pengurangan

bandwidth antena. Bandwidth yang kecil dapat mengurangi sinyal yang diinduksi oleh tag.

Sebagai kompromi dari hal di atas, maka faktor Q ditentukan (QR=12 ). Nilai ini diusulkan

untuk semua aplikasi. Faktor Q dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

R R o R L f

Q= 2×π× × ... (2.10)

Sebuah tag membutuhkan intensitas medan magnet untuk membangkitkan sumber

tegangan internalnya [7]. Intensitas medan magnet dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan di bawah ini..

5 , 1 2

1 2× +

× = r d r N I

H ... (2.11)

• H: Intensitas medan magnet

• I : Arus yang melewati koil

• N: Jumlah lilitan

• r : Radius dari koil

• d : Jarak antara pusat coil dan tag

Berdasarkan jumlah lilitannya, induktansi koil dapat dihitung dengan persamaan di

bawah ini, dengan µ₀ =1,257×10−6.

0 2 µ π× × ×

= N r

(50)

2.5. Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler ATMega8535 merupakan mikrokontroler AVR yang memiliki arsitektur

RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit

(16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock [10].

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki fasilitas yang cukup lengkap.

2.5.1. Arsitektur ATMega8535

Sesuai dengan fiturnya yang cukup lengkap, mikrokontroler ATMega 8535 memiliki

arsitektur yang memadai. Berikut ini adalah arsitektur yang dimiliki oleh mikrokontroler

ATMega8535 [10]:

1. Saluran I/O sebanyak 32 jalur, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

2. Analog to Digital Converter (ADC) 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. Central Processing Unit (CPU) yang terdiri atas 32 register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal.

6. Static Random Acces Memory (SRAM) sebesar 512 byte.

7. Memori flash sebesar 8Kb dengan kemampuan Read While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka Serial Peripheral Interface Bus (SPI).

10.Electronically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) sebesar 512

byte yang dapat diprogram saat operasi.

11.Antarmuka komparator analog.

12.Port Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter

(USART) untuk komunikasi serial.

2.5.2. Fitur ATMega8535

Berikut ini merupakan kapabilitas detail dari ATMega8535 untuk mendukung

fitur-fiturnya yang cukup lengkap [10].

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 Mhz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM sebesar 512

(51)

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Port konunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.5.3. Konfigurasi Pin ATMega8535

Konfigurasi ATMega8535 memiliki sejumlah pin dengan masing-masing fungsinya.

Konfigurasi pin ATMega8535, dapat dilihat pada Gambar 2.29 berikut.

Gambar 2.29.Konfigurasi Pin ATMega8535 [11]

Dari gambar di atas, dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535,

yaitu sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0…PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0…PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/counter, komparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC0...PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,

komparator analog, dan Timer Oscillator.

6. Port D (PD0…PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

komparator analog, interipsi eksternal, dan komunikasi serial.

(52)

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10.AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.5.4. Organisasi Memori

Secara garis besar ATmega8535 mempunyai 2 memori utama (Gambar 2.30), yaitu

sebagai berikut [10]:

1. Data Memory ATMega8535 memiliki 608 alamat, dengan pembagian berikut:

• 32 register keperluan umum (GPR) digunakan untuk seluruh operasi instruksi.

• 64 register I/O digunakan untuk mengontrol mikrokontroler.

• 512 byte SRAM Internal.

2. Program Memory. Secara keseluruhan AVR ATMega8535 memiliki 4Kbyte x 16-bit

untuk memori program yang terbagi menjadi dua bagian yaitu Boot program dan

Application program. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga

mampu mengalamati flash memory.

(a) (b)

Gambar 2.30. (a) Peta Data Memory

(b) Peta Program Memory [11]

Selain dua memori utama diatas, ATMega8535 juga memiliki memori EEPROM 8 bit

(53)

2.5.5.

Register

I/O dan Port I/O

ATMega8535 memiliki 64 byte register I/O (input atau output) yang dapat diakses

sebagai bagian dari memori RAM atau dapat juga diakses sebagai I/O [12]. Semua port

keluarga AVR bersifat bit-directional (dua arah) pada saat berfungsi sebagai port I/O digital.

Bahkan setiap pin dapat dikonfigurasikan baik sebagai input maupun output secara individu

tanpa mempengaruhi pin-pin yang lain. Pengaturan port I/O, baik sebagai input maupun output

otomatis, akan diikuti dengan pengaturan pull-up resistor internal. Port I/O pada ATMega8535

dapat difungsikan sebagai input atau output dengan keluaran high atau low [9]. Untuk

mengatur fungsi port tersebut, perlu dilakukan pengaturan pada Data Direction Register

(DDR) dan