PENGENDALI SUARA PENJELASAN OBJEK MUSEUM BERBASIS RFID
(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)
M. Azwar A. G. N.
1), Yuli Christiyono
2), R. Rizal Isnanto
3) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia email : azwar.ghaffar@gmail.com
Abstrak
Selama ini, informasi yang diperoleh oleh pengunjung museum diberikan secara tertulis maupun langsung oleh pemandu dan belum dilakukan secara terautomatisasi menggunakan teknologi elektronis. Oleh karena itu, pada Tugas Akhir ini dilakukan penelitian menggunakan teknologi RFID (Radio Frequency Identification) untuk membuat suatu alat yang dapat memainkan suara penjelasan objek museum sesuai dengan kebutuhan pengunjung.
Perancangan alat pengendali suara penjelasan objek museum ini terdiri atas dua bagian, yaitu pembuatan perangkat keras dan pengembangan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas pembaca RFID, mikrokontroler, LCD 16 2, MP3 player, dan konektor komunikasi serial. Pembaca RFID memindai tag RFID yang berada di objek museum. Mikrokontroler akan mengenali objek berdasarkan data hasil pemindaian tag RFID dan mengendalikan MP3 player agar memainkan suara penjelasan yang sesuai dengan objek museum tersebut. LCD 16 2 berfungsi untuk menampilkan waktu, nama objek, dan pilihan bahasa suara penjelasan objek berupa bahasa Indonesia dan bahasa Inggris. Sementara itu, aplikasi basis-data dikembangkan menggunakan Delphi.
Perangkat keras yang dibuat mampu memberikan informasi sesuai dengan kebutuhan pengunjung, misalnya: pilihan objek museum dalam hal ini angklung, batik, dan reog, serta pilihan bahasa yang terdiri atas bahasa Indonesia dan bahasa Inggris. LCD 16 2 mampu menampilkan waktu, pilihan bahasa yang digunakan, dan nama objek museum. Aplikasi basis-data yang dikembangkan mampu menerima data dari perangkat keras dan menampilkannya pada tabel yang tersedia. Data tersebut berupa tanggal, jam, dan nama objek yang sudah disimak pengunjung. Berdasarkan data yang ditampilkan, dapat diketahui objek yang menarik maupun yang kurang menarik bagi pengunjung.
Kata kunci : RFID, mikrokontroler, objek museum, aplikasi basis-data.
Abstract
During the time, information gotten by museum visitors is given textually or directly from tour guide and it has not been done automatically using electrical technology. Therefore, in this final project research using RFID (Radio Frequency Identification) technology is done to make a device which can play museum object explanation sound according to visitor necessaries.
The device designing is divided into two parts, those are hardware making and software development. The hardware consists of RFID reader, microcontroller, LCD 16 2, MP3 player, and serial communication connector. RFID reader scans RFID tag near an object. Microcontroller identifies object according to data from RFID reader then controls MP3 player to play suitable object explanation sound. LCD 16 2 shows time, object name, and language choices. The language choices are bahasa Indonesia and English. Meanwhile, database application is developed using Delphi.
The hardware can give information according to visitors necessaries, such as: museum object choices in this case angklung, batik, and reog, as well as language choices which consists of bahasa Indonesia and English. LCD 16 2 can show time, used language choices, and museum object name. Developed database application can receive data from hardware and show it on available table. The data are date, time, and object name. Based on shown data, it can be known the more interesting objects or the less interesting one to visitors.
Keywords: RFID, microcontroller, museum object, database application
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Pengunjung museum dapat melihat objek-objek yang tertata rapi disertai tulisan yang berisi informasi
tentang objek tertentu. Pengunjung harus membaca tulisan itu satu demi satu untuk mengetahui informasi tentang objek yang sedang disimaknya. Pemahaman pengunjung tentang suatu objek akan lebih baik jika informasi disajikan
tidak hanya secara visual tetapi juga disertai dengan audio. Oleh karena itu, dalam Tugas Akhir ini akan dibuat suatu alat dengan teknologi RFID (Radio Frequency Identification) agar wisatawan dapat mendengarkan informasi tentang suatu objek di museum secara automatis ketika mendekatkan alat ini ke objek tertentu.
1.2 Tujuan
Tugas Akhir ini bertujuan membuat alat yang dapat memainkan suara penjelasan suatu objek di museum saat pengunjung mendekatkan alat ini ke objek tersebut.
1.3 Batasan Masalah
Adapun pembatasan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Tiga tag RFID masing-masing digunakan untuk mewakili tiga objek museum.
2. Mikrokontroler ATmega16 mengendalikan MP3 player dan tampilan LCD 16 2 berdasarkan data yang diterima dari pembaca RFID.
3. LCD menampilkan waktu pada baris pertama dan nama objek pada baris ke-2.
4. Suara penjelasan objek museum menggunakan dua pilihan bahasa, yaitu bahasa Indonesia dan bahasa Inggris.
5. Koneksi antara mikrokontroller ATmega16 dan komputer menggunakan komunikasi serial RS-232.
2. Tinjauan Pustaka
2.1 RFID (Radio Frequency Identification)
RFID merupakan sebuah alat yang bekerja dengan memanfaatkan gelombang frekuensi transmisi radio untuk menyampaikan data yang berisi nomor unik. Teknologi ini memilik kelebihan karena cara penyampaian datanya yang tanpa menggunakan kontak tertentu dan mampu bekerja di setiap kondisi lingkungan. Pengembangan teknologi RFID inilah yang digunakan untuk menggantikan barcode.
Untuk menggunakan komunikasi dengan RFID diperlukan adanya pembaca RFID, tag RFID, dan komputer.
1. Tag RFID. Alat yang berfungsi sebagai penyimpan data berupa kode unik.
2. Pembaca RFID. Alat yang berinteraksi dengan tag RFID dan berfungsi untuk membaca data dari tag RFID dengan menggunakan gelombang frekuensi radio.
3. Komputer. Komputer menjalankan perangkat lunak yang mampu menunjukkan data hasil pembacaan pembaca RFID terhadap tag RFID.
2.2 Mikrokontroler ATmega16
AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel. Hampir semua instruksi dieksekusi dalam
satu siklus clock. AVR juga mempunyai In System Programmable Flash on-chip yang mengizinkan memori program untuk deprogram ulang. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega16.
Gambar 1. Konfigurasi pin ATmega16
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD adalah sebuah display dot matriks yang berfungsi untuk menampilkan tulisan berupa angka atau huruf sesuai dengan program yang mengendalikannya. Huruf atau angka yang akan ditampilkan dikirim ke LCD dalam bentuk kode ASCII. Kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroller di dalam LCD menjadi ‘titik-titik’ LCD yang terbaca sebagai huruf atau angka. Dengan demikian tugas mikrokontroller pemakai tampilan LCD hanyalah mengirimkan kode-kode ASCII untuk ditampilkan. Pada Tugas Akhir ini digunakan LCD dot matriks dengan karakter 16 2 dan 16 pin.
Gambar 2. LCD 16 2
2.4 Real Time Clock (RTC) DS1307
Real-time clock DS1307 adalah IC yang dirancang untuk proses pewaktuan seperti jam, menit, detik, tanggal, bulan, dan tahun dengan baik. RTC DS1307 dilengkapi dengan rangkaian switch untuk mengubah sumber tegangannya secara automatis. Jadi, sumber tegangan akan diambil dari baterai saat sumber tegangan utama terputus.
Gambar 3. Real-time clock DS1307
2.5 Relay
Relay adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, saklar (terhubung pada pegas), kontak masukan, kontak NO (Normally Open), dan kontak NC (Normally Close).
1. Normally close (NC). Saklar terhubung dengan kontak ini saat relay tidak aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi terbuka.
2. Normally open (NO). Saklar terhubung dengan kontak ini saat relay aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi tertutup.
Relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC.
Gambar 4. Rangkaian relay
3. Perancangan
Perangkat
Keras
dan
Perangkat Lunak
3.1 Sistem Kerja Perangkat Keras
Berikut adalah penjelasan sistem kerja perangkat keras:
1. Tag RFID yang diletakkan di dekat objek museum berfungsi sebagai identitas masing-masing objek. 2. Pembaca RFID berfungsi sebagai pemindai tag
RFID. Kode yang diperoleh dari pemindaian ini akan dimasukkan ke mikrokontroler.
3. Mikrokontroler ATmega16 adalah pengatur seluruh sistem. Mikrokontroler akan menerima identitas objek dari pembaca RFID kemudian menampilkan nama objek di LCD, mengendalikan MP3 player agar memainkan rekaman penjelasan objek yang sesuai dengan identitas objek, serta memberikan data-data berupa tanggal, jam, dan nama objek yang sudah disimak oleh pengunjung ke komputer. 4. Komputer digunakan untuk menampilkan
nama-nama objek yang sudah disimak oleh pengunjung beserta tanggal dan jamnya.
Gambar 5. Sistem kerja perangkat keras
3.2 Rangkaian Pembaca RFID
Pembaca RFID yang digunakan adalah jenis ID-12. Data hasil pembacaan RFID akan disalurkan ke mikrokontroler melalui pin D0 pada ID-12 dan pin PD.0 pada ATmega16. LED yang dihubungkan dengan pin LED akan menyala saat pembaca RFID memindai suatu tag.
Gambar 6. Rangkaian pembaca RFID
3.3 Rangkaian RTC DS1307
Rangkaian ini menggunakan kristal eksternal 32,768 kHz. Pin 6 dan pin 5 adalah pin yang mengirimkan clock dan data masing-masing ke PA.1 dan PA.0 pada mikrokontroler. Pin 3 merupakan masukan sumber daya cadangan dari baterai 3 V sehingga RTC DS1307 dapat
tetap melakukan proses perhitungan waktu saat mikrokontroler dimatikan.
Gambar 7. Rangkaian RTC DS1307
3.4 Rangkaian Pengendali Tombol MP3
Tombol MP3 player aktif saat tombol ditekan sehingga ground terhubung ke rangkaian MP3 player. Untuk mengaktifkan tombol secara automatis dibutuhkan relay yang berfungsi seperti saklar yang menghubungkan dan memutuskan ground ke rangkaian MP3 player. Prinsip relay yang digunakan adalah normally open, artinya saklar relay terbuka saat relay tidak aktif. Saat PC.4 mikrokontroler mengeluarkan tegangan, arus akan mengalir menuju kumparan relay sehingga relay aktif. Relay yang aktif menyebabkan titik P1 terhubung ke S1 sehingga ground terhubung ke rangkaian MP3 player.
Gambar 8. Rangkaian pengendali tombol next MP3 player Rangkaian seperti pada Gambar 8 juga digunakan untuk mengendalikan tombol previous MP3 player. Perbedaannya hanya pada port mikrokontroler yang mengendalikan relay. Untuk mengendalikan tombol next digunakan PC.4 sedangkan untuk mengendalikan tombol previous digunakan PC.3.
3.5 Diagram Alir Program Mikrokontroler
Gambar 9 merupakan diagram alir program utama pada mikrokontroler. Pemrograman dilakukan dengan bahasa C menggunakan CVAVR. Sedangkan Gambar 10 menunjukkan diagram alir dari algoritma pengendalian tombol next dan previous MP3 player.
Gambar 9. Diagram alir program utama Mikrokontroler ATmega16
3.6 Aplikasi Basis-data Menggunakan Delphi
Aplikasi basis-data berfungsi untuk menampilkan data berupa tanggal, jam, dan nama objek yang sudah disimak oleh pengunjung. Data-data tersebut dapat disimpan .Dengan aplikasi ini dapat diketahui objek apa yang paling banyak menarik perhatian pengunjung dan objek apa yang kurang menarik. Gambar 11 menunjukkan perancangan aplikasi basis-data.
Gambar 10. Diagram alir pengendalian tombol MP3 player
Gambar 11. Perancangan aplikasi basis-data
4. Pengujian dan Analisis
4.1 Realisasi Perangkat Keras
Berikut ini adalah alat pengendali suara penjelasan objek museum. Pada bagian depan terdapat LCD untuk menampilkan waktu dan nama objek yang sedang disimak. Tiga tombol yang terdiri atas tombol Bahasa untuk memilih bahasa suara penjelasan objek, tombol Stop untuk menghentikan suara penjelasan yang sedang dimainkan, dan tombol Set untuk masuk ke menu pengaturan.
Gambar 12. Tampilan depan alat
Gambar 13. Susunan tombol
Pada sisi kanan alat terdapat terdapat saklar catu daya dan port komunikasi serial (DB-9). Sedangkan pada sisi kiri alat terdapat audio jack yang dihubungkan ke headphone.
Gambar 14. Bagian kanan alat
Gambar 15. Bagian kiri alat
Secara keseluruhan, perangkat yang digunakan terdiri dari headphone, konektor komunikasi serial, tag RFID, dan alat pengendali suara penjelasan objek museum.
Gambar 16. Perangkat keras
4.2 Tampilan LCD
Berikut ini adalah tampilan awal LCD, tampilan saat memilih bahasa, tampilan saat memainkan suara penjelasan objek, dan tampilan menu pengaturan waktu
Gambar 17. Tampilan awal
Gambar 18. Tampilan memilih bahasa
Gambar 19. Tampilan menu pengaturn waktu
Gambar 20. Tampilan saat memainkan suara penjelasan objek
4.3 Pengujian MP3 Player
Pengujian berupa pengamatan terhadap lamanya waktu tanggapan. Waktu tanggapan adalah waktu jeda sejak tag RFID terbaca sampai MP3 player memainkan suara penjelasan objek yang sesuai. Perhitungan waktu tanggapan ini dilakukan menggunakan stopwatch.
Waktu tanggapan dipengaruhi oleh selisih antara indeks file suara yang terakhir dimainkan dan indeks file suara yang akan dimainkan. Adapun uturan indeks file suara adalah : 1. Angklung (Indonesia) 2. Angklung (English) 3. Batik (Indonesia) 4. Batik (English) 5. Reog (Indonesia) 6. Reog (English)
Tabel 1. Hasil pengamatan waktu tanggapan dengan pengendalian tombol next
Selisih
indeks Tombol
Waktu tanggapan (detik) I II III IV V Rata -rata 1 next 2,9 2,9 2,9 3 3 2,94 2 next 3,7 3,8 3,7 3,8 3,7 3,74 3 next 4,5 4,6 4,6 4,5 4,6 4,56 4 next 5,4 5,3 5,3 5,3 5,4 5,34 5 next 6,1 6,2 6,1 6,2 6,1 6,14
Dari hasil pengamatan pada Tabel 1 diperoleh waktu tanggapan yang berbeda-beda tergantung pada selisih indeks file suara. Semakin besar selisih indeks maka semakin lama waktu tanggapan yang dibutuhkan. Begitu pun sebaliknya, semakin kecil selisih indeks maka semakin sedikit waktu tanggapan yang dibutuhkan. Untuk semua selisih indeks, mikrokontroler hanya mengendalikan tombol next MP3 player.
Tabel 2. Hasil pengamatan waktu tanggapan dengan pengendalian tombol next dan previous
Selisih
indeks Tombol
Waktu tanggapan (detik) I II III IV V Rata -rata 1 next 2,9 2,9 3 2,9 2,9 2,92 2 next 3,7 3,7 3,8 3,7 3,7 3,72 3 next 4,6 4,6 4,5 4,6 4,5 4,56 4 previous 3,8 3,7 3,8 3,7 3,7 3,74 5 previous 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9
Dari hasil pengamatan pada Tabel 2, terlihat mikrokontroler mengendalikan tombol next untuk selisih indeks 1, 2, dan 3. Sedangkan untuk selisih indeks 4 dan 5,
mikrokontroler mengendalikan tombol previous. Hal ini sesuai dengan algoritma pengendalian tombol MP3 player pada Gambar 10.
Berdasarkan hasil pengamatan waktu tanggapan pada Tabel 1 dan Tabel 2, untuk selisih indeks 1, 2, dan 3 diperoleh waktu tanggapan yang relatif sama. sedangkan untuk selisih indeks 4 dan 5, waktu tanggapan dengan pengendalian tombol next dan previous lebih kecil dari pada waktu tanggapan dengan pengendalian tombol next.
4.4 Perhitungan Daya
Untuk menghitung daya yang dibutuhkan oleh alat, perlu diketahui terlebih dahulu tegangan dan arus pada rangkaian.
Tabel 3. Hasil pengukuran tegangan dan arus
Percobaan ke Tegangan (V) Arus (A)
1 4,90 0,12 2 4,90 0,12 3 4,90 0,12 4 4,90 0,12 5 4,90 0,12 Rata-rata 4,90 0,12
Sehingga daya yang dibutuhkan adalah
4.4 Pengujian Aplikasi Basis-data
Setelah komunikasi serial terhubung, data dari mikrokontroler akan dikirim ke aplikasi dan ditampilkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 21. Data yang baru diterima ditampilkan pada tabel kiri. Sedangkan tabel kanan menampilkan semua data yang pernah diterima termasuk data pada hari sebelumnya. Data yang terakhir diterima akan ditempatkan pada baris pertama sedangkan data yang pertama diterima akan ditampilkan pada baris terakhir.
Gambar 21. Tampilan data yang diterima pada aplikasi basis- data
5. Penutup
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
1. Pengendalian tombol next dan previous menghasilkan waktu tanggapan yang lebih kecil dari pada pengendalian tombol next saja. Berdasarkan algoritma pengendalian tombol MP3 player, mikrokontroler akan memilih antara tombol next dan previous sehingga diperoleh waktu tanggapan yang kecil. Hal ini membuat kinerja alat lebih efisien. 2. Pengendalian next dan previous Mp3 player harus
memakai perantara berupa relay karena jika pin mikrokontroler dihubungkan langsung ke MP3 player, mikrokontroler akan memberikan sinyal high saat tidak mengaktifkan next dan previous. Adanya sinyal high ini menyebabkan MP3 player tidak merespon perintah next dan previous yang diberikan. 3. Berdasarkan hasil pengukuran, tegangan pada alat
sebesar 4,90 V dan arus sebesar 0,12 A. Sehingga daya yang dibutuhkan sebesar 0,588 W.
4. Aplikasi basis-data dapat menerima data yang dikirim dari alat melalui komunikasi serial. Tabel data baru akan menampilkan data yang baru diterima. Sedangkan tabel data lama tidak hanya menampilkan data baru tetapi juga menampilkan data lama yang pernah diterima sebelumnya.
5.2 Saran
Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, maka dapat diberikan saran-saran sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar data suatu objek dapat dikirim dari mikrokontroler ke komputer secara realtime dan nirkabel saat pengunjung menyimak objek tersebut.
2. Perlu dilakukan penelitian tentang penggunaan DSP (Digital Signal Processing) untuk menggantikan MP3 player sehingga waktu tanggapan dapat ditekan seminimal mungkin.
3. Pada aplikasi basis-data dapat dikembangkan lebih lanjut dengan membuat program yang menghubungkan aplikasi dengan printer untuk mencetak laporan data yang diinginkan.
REFERENSI
[1] Andriyana, Pengukur Percepatan Gravitasi Menggunakan Geral Harmonik Sederhana Metode Bandul. Universitas Komputer Indonesia, Bandung, 2011.
[2] Eridani, Dania, Simulasi Gerbang Tol menggunakan RFID (Radio Frequency Identification),
Universitas Diponegoro, Semarang, Juni 2011.
[3] Hasibuan, Ardinal Sakti, Perancangan dan Pembuatan Jam Digital Dilengkapi dengan Penunjuk Termometer Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8538.
Universitas Sumatera Utara, Medan, 2009.
[4] Kusumo, R.Budiarianto Suryo, Aplikasi Komunikasi Data Antara Kunci Elektronik dan PC Menggunakan Port Serial, Bidang Komputer P2 Informatika LIPI, Bandung,
[5] Munir, Muhammad, Slamet, Alat Pelarut PCB Berbasis Mikrokontroler ATmega8. Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta, 2010.
[6] Nasution, Fachrurozi, Perancangan Telemeteri Suhu Ruang Berbasis Mikrokontroler ATMEGA, Universitas Sumatera Utara, 2011.
[7] ---, ATmega16 Datasheet, http://www.atmel.com, 6 Agustus 2012.
[8] ---, ID Series Datasheet, http://www.sparkfun .com/datasheets/Sensors/ID-12-Datasheet.pdf, 10 Agustus 2012.
[9] ---, Panduan Praktis Pemrograman Borland Delphi 7.0, Wahana Komputer, Semarang, 2003. [10] ---, PC Interfacing,
http://www.toko-elektronika.com/tutorial/pcinterfacing.htm, 10 Agustus 2012.
[11] ---, Real Time Clock DS1307 Datasheet,
http://www.maximintegrated
.com/datasheet/index.mvp/id/2688, 11 Agustus 2012.
BIODATA PENULIS
M. Azwar Abdul Ghaffar N. lahir di Cirebon, 25 November 1989. Menempuh pendidikan di TK Salafiyah Cirebon, SDN Cidahu 1, SMPN 1 Cidahu, SMAN 2 Kuningan dan melanjutkan studi Strata-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Konsentrasi Elektronika. Menyetujui, Dosen Pembimbing I Yuli Christiyono, S.T. , M.T. NIP. 196807111997021001 Pembimbing II R. Rizal Isnanto, S.T., M.M., M.T. NIP. 197007272006121001
