1
KEAMANAN GERBANG DENGAN SENSOR RFID BERBASIS ARDUINO
Dirfan Dharmawan Maulana Mujahidin
Jln.Margonda Raya No 100, Depok
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS GUNADARMA
2021
2
ABSTRAK
Dengan kemajuan perkembangan ilmu pengetahuan beberapa aspek aktifitas berkembangan menjadi kendali otomatis. Misalnya saat membuka pintu gerbang rumah atau gerbang yang terletak di pusat perumahan perumahan umumnya dibuka secara manual dimana pemilik rumah turun dari mobil untuk membuka dan menutup pintu gerang lagi dan itu mungkin memakan waktu karena pemilik harus keluar masuk mobil saat akan pulang atau pulang. Dengan berkembangnya teknologi, suatu gerbang dapat digerakkan secara otomatis dengan menggunakan kunci kartu RFID. Berdasarkan hal tersebut maka akan dibuatlah suatu sistem yang berjudul “Gerbang Otomatis Berbasis Arduino dengan sensor RFID”. Suatu Instrumen berupa struktur elektronik berupa gerang yang dapat dibuka dan ditutup secara otomatis menggunakan RFID dengan buzzer. Adapun tujuannya membuat RFID reader dengan mikrokontroler ARDUINO UNO yang menggunakan memori eksternal sebagai penyimpan data informasi yang dikirimkan oleh tag RFID untuk aplikasi sistem keamanan pintu. Sehingga reader tidak memerlukan lagi suatu perangkat komputer sebagai penyimpan database. Gerbang berfungsi dengan baik dimana gerbang bisa membuka ketika di RFID di dekatkan dengan sensor dengan jauh maksimal 4cm.
Kata Kunci: Gerbang, Otomatis, RFID, Arduino Uno
PENDAHULUAN
Dengan kemajuan taraf hidup individu dan perkembangan ilmu pengetahuan dan yang berkembang menjadi kendali otomatis. Misalnya saat membuka pintu gerbang rumah atau gerbang yang terletak di pusat perumahan perumahan umumnya dibuka secara manual dimana pemilik rumah turun dari mobil untuk membuka dan menutup pintu gerang lagi dan itu mungkin memakan waktu karena pemilik harus keluar masuk mobil saat akan pulang atau pulang. Namun dengan berkemangnya teknologi pintu terseut dapat digerakkan secara otomatis. Berdasarkan hal tersebut maka akan dibuatlah suatu sistem yang berjudul “Gerbang Otomatis Berbasis Arduino dengan sensor RFID”. Suatu Instrumen berupa struktur elektronik berupa gerbang yang dapat dibuka dan ditutup secara otomatis menggunakan RFID dengan buzzer. Adapun tujuannya membuat RFID reader dengan mikrokontroler ARDUINO UNO yang menggunakan memori eksternal sebagai penyimpan data informasi yang dikirimkan oleh tag RFID untuk aplikasi sistem keamanan pintu.
Sehingga reader tidak memerlukan lagi suatu perangkat komputer sebagai penyimpan database.
METODE PENELITIAN
Dalam membuat penulisan ilmiah ini penulis melakukan pengumpulan dan pencarian informasi dengan cara melakukan studi pustaka yaitu membaca buku dan sejumlah artikel di internet yang berhubungan dengan penulisan ini
LANDASAN TEORI RFID
RFID adalah singkatan dari Radio Frequency Identification. RFID adalah sistem identifikasi tanpa kabel yang memungkinkan pengambilan data tanpa harus bersentuhan seperti barcode dan magnetic card seperti ATM. RFID kini banyak dipakai diberbagai bidang seperti perusahaan, supermarket, rumah sakit bahkan terakhir digunakan dimobil untuk identifikasi penggunaan BBM bersubsidi. Ide untuk membuat artikel muncul ketika beberapa saat yang lalu ada pergantian sistem absensi di tempat saya bekerja dari barcode ke RFID. Proses absen yang semula gesek-menggesek
3
sekarang menjadi tempel-menempel dan bahkan bisa cukup dengan pandang-memandang tanpa harus bersentuhan. Hal ini karena RFID menggunakan sistem radiasi elektromagnetik untuk mengirimkan kode (tag).
Gambar 1 Modul Tag RFID
Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroller ATMEGA328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untukdata sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satualur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8- bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic Unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31 ). ATMega8 merupakan IC mikrokontroler yang dipakai pada board arduino ataupun di AVR miniboard V1.
Mikrokontroler Atmega8 memiliki 14 input digital output in/(6 output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator Kristal , koneksi serial, ICSP header, dan tombol reset.
Arduino UNO
Arduino uno adalah salah satu produk berlabel Arduino yang sebenarnya adalah papan elektronik yang mengandung mikrokontroler ATMega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Piranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks. Pengendalian led hingga pengontrol robot dapat diimplementasikan dengan menggunakan papan yang berukuran relatif kecil ini. Bahkan, dengan penambahan komponen tertentu, piranti ini bisa dipakai untuk pemantauan jarak jauh melalui internet, misalnya pemantauan kondisi pasien dirumah sakit dan pengendalian alat-alat di rumah.
4
Gambar 2 Arduino UNO
Serial RTC (Real-Time Clock) DS 3231
RTC merupakan alat yang digunakan untuk mengakses data waktu dan kalender. RTC yang digunakan adalah DS3231 yang merupakan pengganti dari serial RTC tipe DS1307 dan DS1302.
RTC mampu mengakses informasi data waktu mulai dari detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun. Akhir tanggal pada setiap bulan akan disesuaikan secara otomatis dengan kurang dari 31 hari dan juga mampu mengoreksi tahun kabisat. Pada DS3231 Operasi jam bisa diformat dalam 24 jam atau 12 jam (AM/ PM). Untuk tatap muka dengan suatu mikroprosesor dapat disederhanakan dengan menggunakan sinkronisasi komunikasi serial I2C dengan kecepatan clock 400Khz. Hanya membutuhkan 2 saluran untuk komunikasi dengan clock/RAM: SCL (serial clock), SDA (Serial I/O data), dan juga dilengkapi dengan keluaran SQW/Out yang dapat deprogram 15 untuk mengetahui perubaaan data waktu pada RTC dan pin RST. DS3231 didesain untuk mengoperasi pada power yang sangat rendah dan mempertahankan data dan informasi waktu 1 microwatt. Adapun karakteristik dari RTC tipe DS3231 yaitu: – RTC menghitung detik, menit, jam, tanggal, bulan, hari setiap minggu dan tahun dengan benar sampai tahun 2100 – Serial I2C untuk pin minimum proses komunikasi RTC – 2.0 – 5.5 Volt full operation – Mempunyai kemasan 16 pin SOICs – 3 simple wire interface ( I2C dan SQW/Out) – Square wave output yang dapat diprogram – Mempunyai sensor temperatur dengan akurasi ± 3o Celcius. Adapun konfigurasi pin dari RTC DS3231 ditunjukkan sebagaimana gambar 3:
Gambar 3 Serial RTC (Real-Time Clock) DS3231
5
Motor Servo
Motor servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, magnit permanen pada motor servo dapat mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit, salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanen dan yang satunya dihasilkan oleh arus 8 yang mengalir dalam kumparan motor, resultan dari dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut.
Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilai konstan, motor servo seperti pada gambar 2.8 adalah sebuah motor servo DC yang di lengkapi rangkaian kendali dengan sistem umpan balik tertutup, sistem ini terintegrasi dalam motor tersebut.
Gambar 3 Bentuk Motor Servo
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Diagram Blok
Gambar 4. Diagram Blok
Fungsi-Fungsi Diagram Blok Blok Input
1. Blok RFID Card sebagai input gelombang frekuensi berupa radio
2. Blok RTC DS3231 sebagai input yang dapat menyimpan tanggal & waktu 3. Blok RFID Reader sebagai penerima gelombang radio
Blok Proses
4. Blok Arduino Uno Blok Output
5. Blok Motor Servo sebagai pengendali motor untuk membuka gerbang 6. Blok Buzzer sebagai indicator card.
Blok Input Blok Proses Blok Output
6
Perancangan Sistem Perangkat Keras Rangkaian RFID
Gambar 5 Rangkaian RFID
RFID reader yang digunakan yaitu RC522 yang berjumlah 2 buah RFID reader yang nantinya akan diletakkan di area sekitar pintu masuk dan pintu keluar komplek.
Tabel 1 Sambungan RFID RC522 dengan Arduino
RFID-RC522 ARDUINO
SDA D10
SCK D13
MOSI D11
MISO D12
GND GND
RST D9
3.3 V 3.3V
Modul RTC DS3231
Pada Modul DS3231 atau modul RTC modul ini terdapat 6 pin, tetapi yang digunakan dalam pembacaan real-time clock hanya 4 pin saja. Berikut adalah sambungan modul dengan Arduino.
Tabel 2 Deskripsi PIN RTC- DS3231
Nama Pin Deskripsi
VCC Sumber Tegangan Positive
Ground Ground
SDA Serial Data Pin (I2C Interface) SCL Serial Clock Pin (I2C Interface)
SQW Square Wave Output Pin
32K 32K Osicllator Output
7
Tabel 3 Sambungan DS3231 dengan Arduino
Nama Pin Deskripsi
VCC 3,3 V
Ground GND
SDA A4
SCL A5
Gambar 6 Bentuk Fisik Modul RTC DS3231
Rangkaian Motor Servo
Motor Servo akan bekerja jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Bisa di lihat pada gambar dibawah bagaimana PWM diberikan
Gambar 7. PWM Motor Servo
8
Gambar 8 Gambar Rangkaian Motor Servo pada Arduino UNO
Rangkaian Buzzer
Buzzer digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 9 Gambar Rangkaian Motor Servo
Arduino UNO
Arduino UNO berfungsi sebagai pengontrol utama dimana Arduino UNO ini bekerja untuk membaca nilai kartu RFID dan sinkrosnisasi RTC DS3231 sebegai indikator waktu dan tanggal untuk mengakses RFID Card. Sekaligus merupakan mikrokontroler yang dihubungkan dengan Motor Servo yang berguna sebagai penggerak pintu gerbang, dan dihubungkan dengan Buzzer sebagai indikasi suara bahwa kartu yang telah ditempelkan pada RFID Reader berhasil diakses.
Gambar 10. Gambar skema rangkaian
9
Flowchart
Gambar 11. Flowchart program
HASIL DAN PENGUJIAN
Gambar 12 dan 13 merupakan maket dari gerbang kemanan, dimana sebelum RFID didekatkan makan pintu gerbang belum terbuka seperti terlihat pada gambar 12, pada gambar 13 RFID didekatkan dengan sensor pembaca RFID dengan dicoba dengan jarak paling dengan sampai dengan jarak terjauh yang bisa dibaca, maka didapatlah jarak maksimum 5cm, untuk RFID yang basih terbaca, untuk lebih detailnya bisa di lihat di tabel 4.
N
Y
N Y
10
Gambar 12 Posisi Motor Servo sebelum ID Card didekatkan
Gambar 13. Posisi Motor Servo setelah ID Card didekatkan
Tabel 4 Respon gerbang terhadap jarak pembacaan RFID tag oleh RFID Reader tanpa penghalang.
No Jarak (cm)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Keberhaslan (%) (√) (X) (√) (X) (√) (X) (√) (X) (√) (X)
1 2
√
√
√
√
√ 100%
2 4
√
√
√
√
√ 100%
3 4.5
√
√
√
√
√ 100%
4 5 X
√ X X
√ 40%
11
KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan Untuk membuka gerbang ID Card yang dapat digunakan adalah ID Card yang telah dimasukkan datanya ke dalam program.
Batas Waktu Gerbang terbuka adalah selama 3 detik dan dapat diubah sesuai kebutuhan dengan cara mengubah data pada program, dan jika gebang sudah tertutup maka untuk membukanya harus menempelkan ID Card kembali. Persentase keberhasilan yang didapat pada pengujian RFID terhadap jarak pembacaan tanpa penghalang pada jarak maksimum adalah 40 %. Sedangkan Pada pengujian RFID dengan penghalang kertas pada jarak maksimumnya tidak berhasil terbaca.
Triono, Joko. 2019. “Perancangan Sistem Pendeteksi Banjir Berbasis IOT (Internet of Thing).
Malang: Universitas Merdeka Madiun.
Admin. 2019. “ Sejarah ESP8266, NodeMCU ”,
https://www.sinauprogramming.com/2014/04/sejarah-esp8266nodemcu.html, diakses pada 2 September 2021.
Sari, Yuslena. 2017. Logika Algoritma, Pseudocode, Flowchart, dan C++. Lampung : CV.
Perahu Litera Group.
Peby Wahyu Purnawan, Yuni Rosita. (2019). Rancang Bangun Smart Home System
Menggunakan NodeMCU ESP8266 Berbasis Komunikasi Telegram Messenger. Vol. 18, No.
4. Halaman 348-360.
Rakhmat, Putera. 2020. “Teknologi Ultrasonik: Pengertian, Prinsip Kerja, Faktor-Faktor yang Mempengaruhi, Aplikasi”. https://warstek.com/teknologi-ultrasonik/, diakses pada 10
September 2021.
Kho, Dickson. 2021. “Pengertian dan Fungsi Potensiometer”.
https://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/, diakses pada 2 September 2021.
Santoso, Hari. 2015. Panduan Praktis Arduino untuk Pemula. Elangsakti.com. E-Book.
Diakses pada 3 September 2021.
