TUGAS AKHIR - Identifikasi dan pengisi data tag pada car immobilizer dengan RFID - USD Repository

i

IDENTIFIKASI DAN PENGISI DATA

TAG

PADA

CAR

IMMOBILIZER

DENGAN RFID

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

LEONARDO ARGA DITYANTONO

NIM : 045114006

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

IDENTIFICATION AND DATA TAG WRITER

FOR RFID CAR IMMOBILIZER

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to obtain the Sarjana Teknik

Degree

in Electrical Engineering Study Program

LEONARDO ARGA DITYANTONO

NIM : 045114006

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

•

•

•

!

!

!

!

viii

Teknologi dan aplikasi Radio Frequency Identification (RFID) berkembang pesat dewasa ini. Dengan RFID, suatu obyek dapat diidentifikasi dan diamati terus-menerus. Penelitian ini bertujuan menghasilkan pengidentifikasian dan pengisi data tag dengan RFID.

Pada car immobilizer, identifikasi dan pengisi data tag dilakukan oleh reader/writer. Reader berisi antena, base station dan mikrokontroler ATMega8535. Koneksi reader dengan

tag menggunakan media udara (wireless). Sistem ini bekerja saat tag didekatkan pada reader,

kemudian reader akan mengisi dan mengidentifikasi data pada tag. Saat pengisian, data pada mikrokontroler dikirim ke tag melalui base station. Tag dapat diidentifikasi dan diisi data dalam jarak pembacaan reader.

Sistem tidak dapat bekerja sebagai penulis data karena memerlukan sistem tambahan yaitu sistem untuk menulis tag, sehingga komponen sistem ini berubah menggunakan IC SM 3196 sebagai pemancar dan penerimanya. Tag dalam sistem ini menggunakan rangkaian ATTINY2313 yang sudah diisi. Komponen berubah sehingga dimungkinkan untuk menggunakan protokol pada ATMega8535. Frekuensi yang semula 125kHz juga berubah menjadi 27 MHz. Hal ini dilakukan agar transmisi datanya memadai dan radius deteksi tag

dan pembacaan data lebih jauh sehingga alat bisa beroperasi melakukan proses identifikasi dan pembacaan data. Dengan perubahan komponen ini alat belum bisa melakukan proses penulisan data

ix

The technology and application of Radio Frequency Identification (RFID) was rapidly developed nowadays. We were able to identify and observe an object continuously by the RFID. This research was aimed to produce identification and a tag data writer by the RFID.

On a car immobilizer, the process of identification and a tag data writer were done by a reader. The reader contained an antenna, a base station with ID20 IC, and an ATMega 8535 microcontroller. The connection between the reader and the tag used wireless connection with 125 kHz frequency. If the tag was put near the reader, the reader would write and identify the data on the tag. While writing, the data on the microcontroller were sent to the tag through the base station. While identifying, the data were read by the base station and were sent to the microcontroller and then were displayed on the LCD with a serial communication.

The system could not work as a writer because it needed a supporting system that was a system to write the tag so that the component of the system was replaced by SM 3196 IC as the transmitter and the receiver. The tag of the system used ATTINY2313 circuit which had already been filled. The replacement of the component enabled the use of the protocol on ATMega8535. The frequency was also modified from 125 kHz to 27 MHz so that the transmission of the data was sufficient enough and the length of the detecting of the tag and the reading ability was farter so that the device could operate the process of the identification and data reading. Although by the modification of the component, the device was still unable to the data writing process.

x

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Identifikasi dan pengisi data tag pada car immobilizer dengan RFID ”.

Penbuatan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai npihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ayah dan Ibu tercinta

2. A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng selaku pembimbing I. 3. Martanto, S.T., M.T selaku pembimbing II.

4. Wiwien Widyastuti, S.T., M.T selaku ketua penguji. 5. Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T selaku penguji.

6. Damar Widjaja, S.T., M.T selaku penguji proposal tugas akhir.

7. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

8. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma 9. Segenap karyawan sekretatariat Fakultas Sains dan Teknologi.

10.Rekan satu kelompok yang telah banyak membantu dalam pengerjaan karya tulis ini, Robertus Heru Wiranto dan Thomas Joko Lelana.

11.Adikku tercinta Evelyn Anggia Dityantari dan Regina Riskha Gustanti.

12.Sahabat, saudara-saudaraku, dan teman-temanku di manapun berada terima kasih atas dukungan, perhatian, dan kebersamaannya.

13.Bapak Djaswadi dan keluarga serta teman-teman kost Melati.

14.Saudara-saudaraku di TEKSAPALA atas semangat, dukungan, perhatian, dan kebersamaannya. Semoga kita selalu satu kata. “Deum Per Naturae Amamus”.

15.Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2004 yang telah berjuang bersama.

xi

pembaca sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya dan dunia elektronika umumnya.

Yogyakarta, Maret 2010 Penulis

xii

HALAMAN JUDUL (BAHASA INDONESIA)..………..……….i

HALAMAN JUDUL (BAHASA INGGRIS)………..ii

HALAMAN PERSETUJUAN………...iii

HALAMAN PENGESAHAN….………...iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………..v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP...………vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI …...………vii

INTISARI……….viii

ABSTRACT……….………...ix

KATA PENGANTAR………...……….……….x

DAFTAR ISI...……….……….…………..…...xii

DAFTAR GAMBAR.……….………..xvi

DAFTAR TABEL...………...xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang………..…1

1.2. Tujuan dan Manfaat……….….…2

1.3. Batasan Masalah………...2

1.4. Metodologi Penelitian……….…..2

1.5. Sistematika Penulisan………...3

BAB II DASAR TEORI 2.1. RFID ( Radio Frekuensi Identification )……….…..………….……...5

2.1.1. Tag RFID………...6

2.1.1.1. Tipe-tipe tag………7

2.1.1.2. Tipe memori tag………..9

xiii

2.1.3 Controller………..14

2.1.4 Frekuensi radio sebagai karakteristik operasi sistem RFID………..15

2.2. Transponder T5557...……….15

2.2.1. Memori……….16

2.2.2. Operasi pada T5557……….17

2.2.3. Password………..18

2.2.4. Mode Answer-on-Request (AOR)………19

2.3. IC Reader U2270...………...………..19

2.3.1. Konfigurasi Pin………20

2.3.2. Deskripsi Fungsi………..21

2.3.3. Demodulasi………..23

2.3.4. Oscillator Control Loop...24

2.3.5. Penyandian Data………..25

2.3.6. Aplikasi IC U2270B………...……….………26

2.4. Antena Reader………...…….………27

2.5. Mikrokontroler ATMega8535……….…...28

2.5.1. Arsitektur ATMega8535………..29

2.5.2. Fitur ATMega8535………...29

2.5.3. Konfigurasi Pin ATMega8535……….30

2.5.4. Organisasi Memori………...31

2.5.5. Register I/O dan Port I/O……….31

2.5.6. USART………32

2.5.7. Reset……….32

BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Diagram Blok Sistem Car Immobilizer……….……….34

3.2. Operasi Read and Write………...………...34

3.2.1. Operasi Write………...………35

xiv

3.4.1. Sumber Tegangan………38

3.4.2. Osilator……….38

3.4.3. Demodulator………...…….39

3.4.4. Amplifier dan LPF………39

3.5. Antena Reader………41

3.6. Mikrokontroler ATMega8535…..……….………42

3.6.1. Reset Eksternal……….42

3.6.2. Osilator……….43

3.6.3. Konfigurasi Mikrokontroler ATMega8535...………..44

3.6.4. Pemrograman Mikrokontroler ATMega8535………..44

3.7. Rangkaian Elektronik………..45

BAB 1V HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Perancangan……….………..………47

4.1.1. Rangkaian……….………...47

4.1.2. Program dan simulasi………...48

4.1.3. Hardware……….50

4.14. Pengujian Hardware……….52

4.2. Hasil Realisasi……….56

4.2.1. Perangkat Lunak Hasil Realisasi….……….………...58

4.2.1.1. Program Utama..….……….…...58

4.2.1.1.1. Program Menulis tag…..………..……..59

4.2.1.1.2. Program Membaca tag………...61

4.2.2. Rangkaian reader/writer………..64

4.3. Hasil Pengujian………...66

4.3.1. Pengujian Tampilan………...……..66

xv

5.1. Kesimpulan……….………70

5.2. Saran………...……...71

DAFTAR PUSTAKA………..….………72

xvi

Gambar 2.1. Sistem RFID……….……..……..…..………...5

Gambar 2.2. Mekanisme pada tag dan reader….……….….…………..6

Gambar 2.3. Transponder...……….7

Gambar 2.4. Komponen tag pasif…..……….……….8

Gambar 2.5. Komponen tag semi pasif...……….…...……9

Gambar 2.6. Komponen tag aktif………..……….…………..9

Gambar 2.7. Komponen-komponen utama pada contoh sebuah reader..……….…11

Gambar 2.8. Spektrum Frekuensi Radio..……….….15

Gambar 2.9. Sistem RFID Menggunakan T5557...………...16

Gambar 2.10. Peta memory tag…...………...16

Gambar 2.11.Urutan Penulisan………..18

Gambar 2.12. Diagram blok Sistem RFID dengan U2270B...………..19

Gambar 2.13. Diagram blok IC U2270B…….………..19

Gambar 2.14. Konfigurasi pin IC U2270B………20

Gambar 2.15. Demodulator pada aplikasi reader dengan IC U2270B………..21

Gambar 2.16. Demodulator dengan High-pass Coupling………..24

Gambar 2.17. Oscillator Control Loop………..24

Gambar 2.18. Sandi Manchester dan bi-phase………...………...25

Gambar 2.19. Valid Time Frame untuk sinyal outputReader………...25

Gambar 2.20. Penyandian Sandi Manchester………25

Gambar 2.21. Penyandian Sandi bi-phase……….26

Gambar 2.22. Rangkaian Aplikasi……….26

Gambar 2.23. Rangkaian ekivalen antena reader………...………...27

Gambar 2.24. Konfigurasi Pin ATMega8535………...……….30

Gambar 2.25 (a). Peta Data memory………..31

Gambar 2.25 (b). Peta Memory program………...31

Gambar 2.26. Rangkaian reset………...33

xvii

Gambar 3.4. Diagram alir operasi read……….………...…….36

Gambar 3.5. Diagram alir operasi pada tag………...37

Gambar 3.6. Rangkaian aplikasi………38

Gambar 3.7. Koneksi Sumber Tegangan………...38

Gambar 3.8. Rangkaian ekivalen pin RF………...39

Gambar 3.9. Rangkaian Demodulator………...39

Gambar 3.10. Rangkaian ekivalen pin HIPASS……….40

Gambar 3.11. Rangkaian ekivalen pin Input……….41

Gambar 3.12. Rangkaian ekivalen antena reader……….…….42

Gambar 3.13. Rangkaian reset eksternal……….……..43

Gambar 3.14. Rangkaian Osilator……….……….43

Gambar 3.15. Rangkaian minimum Mikrokontroler ATMega8535………..44

Gambar 3.16. Diagram alir program pada mikrokontroler………44

Gambar 3.17. Rangkaian Pembaca tag RFID………45

Gambar 4.1. Rangkaian Base station……………..47

Gambar 4.2. Rangkaian Coil Antena………..………...47

Gambar 4.3. Simulasi program sebelum menerima data………...48

Gambar 4.4. Simulasi Program pembacaan tag I.……….49

Gambar 4.5. Simulasi Program pembacaan tag II..………...49

Gambar 4.6. Alat hasil perancangan………..………....50

Gambar 4.7. coil anrena……….50

Gambar 4.8. tag TK5557………51

Gambar 4.9. LED biru menyala saat diberi tegangan input………...52

Gambar 4.10 LED merah dan biru menyala saat diberi input………...52

Gambar 4.11. Pengujian tag……….…………..53

Gambar 4.12. Gelombang pada coil 1 saat tidak ada tag mendekat……….……….53

Gambar 4.13. Gelombang pada coil 1 saat ada tag mendekat………….……….……….53

Gambar 4.14. Gelombang pada coil 2 saat tidak ada tag mendekat……….……….54

xviii

Gambar 4.18. Pengujian output (pin 2)………..55

Gambar 4.19. Unit pembaca tag………56

Gambar 4.20. Diagram blok sistem pembaca dan penulis data tag……….………..57

Gambar 4.21. Diagram alir menulis tag….……….…..…….61

Gambar 4.22. Diagram alir membaca tag………...63

Gambar 4.23. Rangkaian penulis dan pembaca tag………...64

Gambar 4.24. Rangkaian tag menggunakan ATTINY2313………..64

Gambar 4.25. Alat penulis dan pembaca tag……….65

Gambar 4.26. Tag dengan ATTINY 2313……….65

Gambar 4.27. Alat untuk membaca tag……….65

Gambar 4.28. Gambar saat belum ada tag mendekat………66

Gambar 4.29. Gambar saat ada tag yang mendekat……….…..66

Gambar 4.30 Indikator LED saat ada sinyal high……….…….67

Gambar 4.31. Tampilan pada data I……….……..67

Gambar 4.32. Tampilan pada data II……….67

Gambar 4.33. Tampilan pada data III………68

xix

Tabel 2.1. Diskripsi pin pada IC U2270B……….……….20

Tabel 2.2. Fungsi STANBY………..……….21

Tabel 2.3. Rekomendasi nilai kapasitor……….………22

Tabel 2.4. Fungsi input CFE dan MS……….…………...……23

Tabel 2.5. Panjang pulsa untuk sinyal output reader……….26

Tabel 3.1. Spesifikasi Koil Antena………...………….……41

Tabel 3.2. Jenis dan ukuran komponen………..45

Tabel 3.2. (Lanjutan) Jenis atau ukuran komponen………...………46

Tabel 4.1. Bagian-bagian dari pembaca dan penampil data dan fungsi secara umum……..…51

Tabel 4.2. Perbedaan perancangan dan realisasi……….……...…57

Tabel 4.2.(Lanjutan) Perbedaan perancangan dan realisasi……….……..…58

Tabel 4.3. Data pengujian jarak..…...……….……….…..……68

1

PENDAHULUAN

1.1

. Latar Belakang

Dalam beberapa tahun terakhir ini, teknologi Radio Frequency Identification (RFID) berkembang dengan pesat. RFID merupakan sebuah teknologi compact wireless yang memanfaatkan frekuensi radio untuk identifikasi otomatis terhadap suatu obyek [1]. RFID

mempunyai dua komponen utama yang disebut transceiver (reader) dan transponder (tag).

Berbeda dengan teknologi sebelumnya yang menggunakan barcode, RFID mempunyai

kemampuan lebih baik. Ketika sebuah tag melewati area elektromagnetik yang dikeluarkan

oleh antena reader, maka secara langsung tag akan dideteksi oleh signal aktivasi dari reader

dan reader akan melakukan pembacaan dari data-data yang ada di dalam tag. Selanjutnya,

data akan dikirim menuju sebuah database.

RFID menjadi alternatif lain dari teknologi barcode. RFID menjadi teknologi pilihan untuk tracking manusia, hewan peliharaan, produk, bahkan kendaraan (car immobilizer). Salah satu alasannya adalah kemampuan tag yang dapat dibaca dari jarak jauh dan melalui berbagai substansi seperti salju, asap, es, atau cat yang tidak bisa menggunakan barcode.

Pada sistem car immobilizer, teknologi RFID digunakan untuk mengetahui kondisi sebuah mobil yang sudah dilengkapi dengan mikrokontroler dan beberapa sensor [1]. RFID juga digunakan pada sistem pengamanannya, yaitu pada sistem pengunci pintu (door locking). Kunci starter dikombinasi dengan tag. Pintu mobil terkunci secara otomatis saat kunci starter

berada di luar radius pembacaan reader yang berada di dalam mobil.

Saat kunci starter berada pada radius pembacaan, pengunci pintu mobil akan terbuka dan pintu siap dibuka. Selanjutnya, reader akan mengisi ulang tag dengan data hasil sensing

yang dibacanya dari mikrokontroler. Saat 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

Pada penelitian ini, identifikasi dan pengisi data tag akan dirancang pada car immobilizer

dengan RFID yang dilakukan oleh reader. Reader dengan tag berkomunikasi dengan frekuensi tertentu. Untuk pengisian, data terlebih dahulu disimpan pada mikrokontroler kemudian dikirimkan ke tag melalui base stasion. Untuk identifikasi, tag dibaca terlebih dahulu oleh base station kemudian dikirimkan ke mikrokontroler berupa sinyal interupsi.

1.2

. Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk :

Menghasilkan identifikasi dan pengisi data pada tag dengan RFID. Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini :

1. Menjadi acuan, rujukan, dan bahan pertimbangan untuk penggunaan teknologi berbasis RFID

2. Sebagai alat untuk identifikasi suatu obyek secara terus menerus.

3. Sebagai alat yang digunakan untuk mengetahui kondisi terakhir suatu obyek.

1.3

. Batasan Masalah

1. Menggunakan frekuensi 125 Khz.

2. Mengambil data dari mikrokontroler dan menulisnya ke tag.

3. Membaca identitas dari tag dan mengirim sinyal interupsi ke mikrokontroler.

1.4

. Metodologi Penelitian

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

1. Studi pustaka, yaitu dengan 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.

2. Perancangan hardware.

Perancangan meliputi pembuatan diagram blok, perancangan alat, dan flowchart

3. Pembuatan hardware berdasar hasil perancangan.

Membuat hardware sesuai perancangan diagram blok, perancangan alat dan flowchart.

4. Pengujian hardware pada sistem agar dapat diketahui hasil secara realistis.

Menguji alat dengan cara melihat gelombang keluaran dan respon alat agar hasil bisa dibandingkan dengan perancangan.

5. Pengambilan data dari hasil pengujian.

Mengambil data dengan alat ukur dan melihat tampilannya. 6. Analisis data.

Menganalisa dan membahas data respon alat dengan melihat dasar teori yang didapat dari pengujian sesuai dengan perancangan.

7. Memberikan kesimpulan.

Menyimpulkan hasil yang telah dianalisa dan dibahas.

1.5. Sistematika Penulisan

Penulisan laporan penelitian mengacu pada sistematika penulisan. Berikut adalah sistematika penulisan yang digunakan :

BAB I : PENDAHULUAN

Dalam bab ini dipaparkan mengenai latar belakang masalah pengambilan judul, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Perancangan alat dalam penelitian ini mempunyai dasar teori – dasar teori yang diperlukan untuk menjadi acuan perancangan. Bab ini memuat dasar teori – dasar teori yang diperlukan.

BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil perancangan, pengujian dan pembahasan dari pengujian yang telah dilakukan.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

5

DASAR TEORI

2.1. RFID (

Radio Frekuensi Identification

)

RFID (Radio Frekuensi Identification) merupakan salah satu contoh teknologi identifikasi otomatis (Auto-ID) untuk mengidentifikasi obyek secara otomatis. RFID adalah suatu sistem identifikasi yang menggunakan gelombang radio [2].

Secara garis besar sebuah sistem RFID terdiri atas tiga komponen utama, yaitu tag

(transponder), reader (tranceiver), 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. Sistem RFID ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Sistem RFID [2].

Sistem RFID bekerja sebagai berikut, reader RFID memberikan supply dan sinyal

Gambar 2.2. Mekanisme pada tag dan reader [2].

Proses transfer energi antara tag dan reader dapat diamsusikan seperti proses induksi yang terjadi pada transformator, dengan koil pada reader sebagai kumparan primer dan koil pada tag sebagai kumparan sekunder. Reader memancarkan gelombang dengan frekuensi yang konstan melalui koil yang dimilikinya. Dengan adanya gelombang tersebut, medan magnet di sekitar koil reader akan muncul.

Medan magnet tersebut akan menginduksi koil yang dimiliki tag [3]. Karena gelombang yang dipancarkan oleh reader adalah gelombang AC, medan magnet yang terjadi di sekitar koil reader juga berubah-ubah besarnya. Dengan medan magnet yang berubah-ubah tersebut, pada koil tag timbul medan listrik. Medan listrik ini nantinya akan digunakan sebagai

supply bagi mikrokontroler yang terdapat pada tag tersebut.

2. 1. 1.

Tag

RFID

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

pada reader [4]. Sebuah tag terdiri atas chip (microchip) dan sebuah antena. Chip menyimpan

nomor seri yang unik atau informasi lainnya.

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.

Pada tag secara umum terdapat 3 bagian utama yaitu koil interface, controller dan

memory. Bagian utama tag ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Tag [2].

Koil interface berfungsi mengubah data dari bentuk analog menjadi data digital ataupun sebaliknya sehingga mampu diolah oleh controller. Pada saat koil tag terinduksi, timbul sumber listrik yang mampu untuk memberi energi bagi controller dan memory. Dengan energi listrik tersebut, controller dapat membaca ID yang terdapat pada memory. Kemudian data tersebut diubah dari bentuk digital ke analog (dalam koil interface), lalu dipancarkan melalui koil. Di dalam tag tidak terdapat sumber energi, sehingga tag baru dapat beroperasi ketika terdapat energi listrik yang timbul akibat induksi pada koil.

2. 1. 1. 1. Tipe-tipe

Tag

Tag dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu tag pasif, tag aktif, dan tag semi aktif (disebut juga semi pasif) [4]. Pengelempokan ini berdasarkan pada ada tidaknya supply

pada tag dan kemampuannya untuk menginisiasi komunikasi dengan reader. 1. Tag Pasif

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

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 memory

dari tag pasif antara 1 bit sampai dengan beberapa kilobytes [5].

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]. Komponen tag pasif ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Komponen tag pasif [3]. 2. Tag Semi Pasif

Tag semipasif 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 supply 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 disebut juga battery-assisted tag [4]. Pada komunikasi antara tag dan

reader dengan tag ini, rader selalu memulai komunikasi, baru kemudian diikuti oleh tag.

Gambar 2.5. Komponen tag semi pasif [4]. 3. Tag Aktif

Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip, juga memiliki supply dan pemancar, tag aktif 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 komunikasi terlebih dahulu, baru kemudian diikuti oleh

reader. Harga tag ini paling mahal dibandingkan dengan versi lainnya. Komponen tag

aktif ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.6. Komponen tag aktif [4].

2. 1. 1. 2. Tipe Memori

Tag

Seperti yang telah disinggung 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

1. Read Only (RO)

Sebuah tag RO hanya dapat diprogram atau diisi sekali dalam penggunaanya. Data diisikan oleh pabrikan pada saat proses produksi. Setelah itu, data sama sekali tidak dapat dituliskan kembali pada tag [4]. 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 diisi satu kali. Berbeda dengan tipe RO, pengisian tidak dilakukan oleh pabrikan tetapi dilakukan sendiri oleh pengguna [4]. Tag dengan tipe ini memungkinkan informasi disimpan sekali, tetapi tidak membolehkan perubahan berikutnya terhadap data [1]. Tag tipe ini memiliki fitur keamanan RO dengan 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 dapat ditulis oleh reader ataupun oleh tag itu sendiri (dalam kasus

tag aktif) [4].

2. 1. 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].

mengisi data pada tag. Jadi reader juga berfungsi sebagai writer [4]. Dalam kasus tag pasif,

reader berfungsi juga sebagai catu daya untuk mengaktifkan tag. Reader merupakan jembatan antara tag dengan controller [3].

2. 1. 2. 1. Komponen

Reader

Reader memiliki beberapa komponen utama, yaitu transmitter, receiver, microprocessor, memory, Input/output channels, communication interface, dan power [3]. Gambar 2.7 menunjukan komponen utama pada contoh sebuah reader.

Gambar 2.7. Komponen-komponen Utama pada Contoh Sebuah Reader [4]. 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 reader. Port antena reader terhubung dengan komponen tranceiver. 2. Receiver

kepada antena reader. 4. Microprocessor

Mikroprosesor bertanggung jawab untuk mengimplementasikan komunikasi antara rader dengan tag. Komponen ini melakukan decoding dan koreksi error

terhadap sinyal analog dari receiver. 5. Memory

Memori digunakan untuk menyimpan data. Berapa banyak hasil pembacaan tag

dapat disimpan, tergantung pada kapasitas memorinya. 6. 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. Untuk input, misalnya dipasang sebuah sensor. Sensor akan mendeteksi keberadaan sebuah obyek bertag 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).

7. Coomunication Interface

Komponen ini menghasilkan instruksi-instruksi komunikasi untuk reader yang memungkinkan reader berinteraksi dengan perangkat eksternal.

8. Power

Komponen ini menyediakan daya untuk reader.

2. 1. 2. 2. Klasifikasi

Reader

Seperti halnya tag, reader juga dapat diklasifikasikan berdasarkan kriteria yang berbeda. Kriteria pertama adalah berdasar pada model interface yang disediakan untuk komunkasi [4]. Berdasarkan model interface tersebut, reader dibedakan menjadi dua macam, yaitu serial dan network.

1. Serial

berkomunikasi dengan sebuah aplikasi. Reader terhubung dengan sebuah port

komputer dengan RS-232 atau RS-485. 2. Network

Reader tipe ini dapat dihubungkan ke komputer dengan kabel maupun tanpa kabel (wireless).

Klasifikasi reader selanjutnya adalah berdasarkan pada mobilitasnya. Berdasarkan mobilitas tersebut, reader dibedakan menjadi dua macam, yaitu reader stasioner (stationary reader) dan reader genggam (handheld reader).

1. Stasionery reader

Stasionery reader disebut juga fixed reader. Reader ini biasanya terpasang 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.

2. Handheld reader

Handheld reader merupakan reader bergerak yang dapat digunakan sebagai perangkat genggam. Komponen dasar dari reader ini, termasuk antena dan software

aplikasi, berada dalam satu perangkat. Data yang didapat dari tag bisa disimpan pada

reader. Reader jenis ini menawarkan fleksibilitas, pengguna dapat membawa reader

mendekati obyek yang akan dibaca.

Berdasarkan kemampuan bekomunikasinya dengan tag, reader dibedakan menjadi dua macam, yaitu read only dan read and write.

1. Read only

2. Read and write

Selain memiliki fungsi untuk membaca data yang tersimpan pada sebuah tag, reader ini juga dapat mengisikan data pada sebuah tag.

2. 1.3.

Controller

Controller merupakan otak dari suatu sistem RFID yang merupakan pusat proses informasi [4]. Controller biasanya brupa sebuah komputer atau workstation dengan database

atau software aplikasi. Controller dapat menggunakan data yang terkumpul dari hasil pembacaan tag untuk beberapa keperluan sesuai dengan aplikasi yang digunakan. Perangkat ini memungkinkan reader untuk berkomunikasi dengan perangkat 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. 1. 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.

Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID : LF, HF, UHF, dan gelombang mikro.

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, dan pelacakan item pakaian.

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

Transponder

TK5552

sebuah reader. Block 0 menerima setingan mode operasi, blok 7 berisi password untuk mencegah penulisan yang tidak dikehendaki. Gambar 2.9 menunjukan sistem RFID menggunakan T5557.

Gambar 2.9. Sistem RFID Menggunakan T5557 [6].

Gambar 2.10. Peta Memory tag [6].

2.2.1.

Memory

Mode atau konfigurasi data tersedia pada blok 0 page 0, dimana tidak dikirim saat operasi membaca. Blok 7 page 0 sebagai password saat akan menulis tag. Bit 0 setiap blokmerupakan bit pengunci tiap blok. Saat terkunci tidak dapat diprogram ulang. Page 1 telah dikunci oleh

2.2.2.

Operasi pada T5557

1. Inisialisasi dan POR delay

Rangkaian Power On Reset (POR) aktif saat tegangan mencukupi. Saat konfigurasi ini

clock mencapai 192 periode siklus. tag dinisialisasi dengan data konfigurasinya yang terdapat pada EEPROM block 0. Jika POR delay reset, modulasi tag pada mode baca tetap akan diamati selama 3 ms setelah memasuki siklus RF. Jika kondisi set, tag dalam keadaan tetap sampai 8190 siklus clock selesai.

TINIT = (192+8190x POR delay) x Tc = 67ms ; Tc = 8µs saat 125kHz

Setelah waktu inisialisasi, tag memasuki mode baca tetap dan secara otomatis memulai menggunakan konfigurasi yang ada pada register.

2. Mode baca

Koil 1 dan koil 2 akan termodulasi, dan dapat diditeksi pada reader.

• Mode Regular-read

Data dari memory dikirim secara serial, dimulai dari blok 1 bit 1 sampai dengan blok terakhir (blok 7), bit 32. Blok terakhir akan dibaca sebagai MAXBLK di EEPROM blok 0. MAXBLK disetting 0 sampai 7. Jika diset 7, block 1 sampai 7 dapat dibaca. Jika diset 1 hanya blok 1 yang dikirim berkelanjutan. Jika diset 0, maka tidak ada yang dikirim hanya membaca konfigurasi data.

• Mode Block-read

Saat perintah langsung, alamat blok akan dibaca berulang. Perintah ini berlangsung ketika tag pada mode normal

3. Mode Tulis

Data ditulis pada tag saat ada interup dengan gap yang singkat. Waktu antara dua gap

dikodekan “0” atau 1”. Durasinya adalah 50µs sampai 150µs. Waktu antara dua gap

adalah 24 clock untuk “0” dan 54 clock untuk “1”. Ketika tidak terjadi gap lebih dari 64

clock setelah gap sebelumnya, maka tag akan ke mode tulis. Perintah eksekusi tulis dimulai jika nomer bit yang diterima benar. Jika salah maka akan kembali ke mode baca.

Protokol Penulisan Data :

•Opcode “10” dan “11” didahului penulisan pada semua blok dan operasi langsung untuk page 0 dan page 1.

•Reset opcode “00” memulai sebuah siklus POR

•Opcode “01” didahului dengan mode test pada operasi penulisan. Semua mode diabaikan setelah master key (bit 1 sampai 4) pada blok 1 di set ke “6”.

Aturan penulisan :

•Penulisan yang standart membutuhkan opcode, lock bit, 32 data bit dan 3bit alamat (total 38 bit).

•Pengamanan penulisan (PWD bit di set) memerlukan keabsahan 32 bit password

diantara opcode dan alamat bit data.

•Untuk perintah membangkitkan AOR, opcode dan password yang benar dibutuhkan untuk memilih dan mengaktifkan tag.

Jika perintah pengiriman tidak benar, maka tag akan masuk ke mode baca dengan terlebih dahulu memilih page (terlebih dahulu opcode “10” atau “11”). Gambar 2.11 menunjukan urutan penulisan.

Gambar 2.11. Urutan Penulisan.

2.2.3.

Password

bawah 7 untuk mencegah password terkirim. Semua perintah pengiriman langsung ( dua bit opcode, 32 bit password, “0” bit ditambah 3 bit alamat) membutuhkan sekitar 18ms.

2.2.4.

Mode

Answer-on-Request

(AOR)

Saat AOR diset, tag tidak memulai untuk mode baca. Tag menunggu kebenaran aliran data AOR (‘wake-up command”) dari reader sebelum modulasi dienablekan.

2.3.

IC

Reader

U2270B

Sebuah sistem immobilizer terdiri dari dua buah sub sistem, yaitu tag (transponder) dan

reader [7]. IC U2270B adalah sebuah IC reader 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 bekerja pada frekuensi carrier 100 KHz sampai dengan 150 KHz dengan laju data 5 Kbaud pada frekuensi 125 KHz. IC ini terdiri dari sebuah osilator, driver, pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan (power supplay) [8]. Gambar 2.12 menunjukan diagram blok sistem RFID dengan U2270B. Gambar 2.13 menujukan diagram blok IC U2270B.

Gambar 2.12. Diagram blok Sistem RFID dengan U2270B [8].

2. 3. 1. Konfigurasi Pin

IC U2270B memiliki enem belas pin. Gambar 2.14 konfigurasi pin pada IC U2270B. Tabel 2.1 merupakan daftar nama dan keterangan dari masing-masing pin pada IC U2270B.

Gambar 2.14. Konfigurasi pin IC U2270B [7]. Tabel 2.1. Deskripsi pin pada IC 2270B [7].

Nomor 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

2.3.2.

Deskripsi Fungsi

Sebagaimana telah disebut di atas, IC U2270B terdiri dari sebuah osilator, driver, pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan (power supplay) [7]. Berikut merupakan deskripsi mengenai fungsi-fungsi komponen yang terintegrasi dalam IC U2270B.

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 unruk mengoperasikan rangkaian eksternal, misalnya mikrokontroler. Bersama dengan transistor NPN, tegangan ini juga memberikan sumber tegangan bagi

driver koil antena (pin DVS). Tabel 2.2 menunjukan fungsi STANBY. Tabel 2.2. Fungsi STANBY [7].

2. Osilator

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

input RF. Rangkaian yang terintgrasi memastikan batas temperatur yang luas dan

frekuensi yang bebas dari sumber tegangan, ditentukan oleh resistor (R_t) antara RF dan

Vs. Untuk 125 KHz, ditetapkan resistor dengan nilai 110kΩ. Untuk frekuensi lain ( f₀) , nilai resistor ditentukan dengan persamaan berikut:

5 14375

0

− =

f

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 masih tersisa dan gangguan sinyal dengan frekuensi tinggi setelah proses demodulasi.

4. Amplifier

Differential amplifier memiliki gain yang tetap, yaitu 30. Pin HIPASS digunakan untuk menggabungkan tegangan DC (DC decoupling). Frekuensi cut-off

( f_cut) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

i HP cut R C f × × × = π 2 1 ... (2.2) i

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

decoupling capacitor yang terhubung dengan pin HIPASS. Nilainya telah direkomendasikan, tergantung pada laju data (data rates) yang dugunakan seperti ditunjukan pada tabel 2.3.

Tabel 2.3. Rekomendasi Nilai Kapasitor

5. Schmitt Trigger

Sinyal yang diproses oleh Schmitt trigger digunakan untuk menekan noise yang mungkin muncul dan digunakan untuk membuat sinyal sesuai dengan mikrokontroler (microcontroller compatible).

6. Driver

Driver mensuplai koil antena dengan energi yang sesuai. Rangkaian 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.

Data Rate f=125 kHz CIN CHP

• 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 merupakan fungsi dari input CFE dan MS.

Tabel 2.4. Fungsi Input CFE dan MS [7].

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. Proses kebalikannya, yang disebut demodulasi dilakukan pada bagian penerima. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi.

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]. Kemudian, LPF yang terintegrasi dalam IC menguatkan dan mengkondisikan sinyal untuk mengubahnya menjadi data output digital yang sesuai, seperti ditunjukan pada gambar 2.15.

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

resistor (R1 dan R2). Sedangkan fungsi high-pass dari coupling kapasitif (C2), yang merupakan

kapasitor input, harus disesuaikan dengan kode tag yang digunakan. 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 2.16

menunjukan demodulator dengan High-Pass Coupling

Gambar 2.16. Demodulator dengan High-Pass Coupling [9].

2. 3. 4.

Oscillator Control Loop

Osilator dikontrol agar frekuensinya sama dengan resonansi antena reader. Hal ini dilakukan dengan menerapkan sebuah rangkaian yang disebut oscillator control loop.

Oscillator control loop merupakan sebuah phase control loop yang mengontrol pergeseran fase antara tegangan driver dan tegangan antena. Dalam sebuah reader dengan IC U2270B, rangkaian ini merupakan sebuah rangkaian eksternal, berada di luar IC. Gambar 2.17 merupakan rangkaian oscillator control loop yang direkomendasikan pada sebuah reader

dengan U2270B.

2. 3. 5. Penyandian Data

Kode identifikasi dari sebuah tag disandikan dalam sandi Manchester atau sandi bi-phase [7]. Clock dibangkitkan oleh transponder (tag) dari osilasi yang terjadi pada antena

reader. Gambar 2.15 menunjukkan timing pada sandi Manchester dan bi-phase dalam kondisi ideal. Namun timing pada input decoder dipengaruhi juga oleh efek modulasi, demodulasi, dan noise. Decoder harus mengevaluasi sinyal output dari reader dengan metode yang ditunjukkan pada Gambar 2.16 untuk mencapai error yang minimum. Sinyal output dari

reader juga ditunjukkan pada Gambar 2.16. Tabel 2. 5 menjelaskan panjang pulsa dari sinyal

output reader. Sedangkan penyandian Manchester dan bi-phase ditunjukkan pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18.

Gambar 2.18. Sandi Manchester dan bi-phase [9].

Gambar 2.19. Valid Time Frame untuk Sinyal Output Reader [9].

Gambar 2.21. Penyandian Sandi bi-phase [9].

Tabel 2.5. Panjang Pulsa untuk Sinyal Output Reader [9].

2. 3. 6. Aplikasi IC

Reader

U2270B

Aplikasi IC U2270B memungkinkan sebuah disain reader dengan sedikit komponen [9]. Pemilihan aplikasi tergantung pada tersedianya sumber tegangan dan jarak transmisi. Berikut ini merupakan rangkaian aplikasi IC U2270B yang direkomendasikan.

1. Aplikasi 1

Aplikasi ini sesuai untuk komunikasi dengan jarak dekat. Aplikasi ini menggunakan feedback dioda. Gambar 2.19 menunjukkan rangkaian aplikasi ini dengan sumber tegangan 12V. Mikrokontroler disuplai oleh sumber tegangan internal IC U2270B.

2. 4. Antena

Reader

Antena reader adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari sebuah induktor, sebuah kapasitor dan sebuah resistor [8]. Gambar 2.21 adalah rangkaian ekivalen dari antena reader.

Gambar 2.23. Rangkaian Ekuivalen Antena Reader [10].

Sebuah antena dipengaruhi oleh frekuensi resonansi dan faktor Q. Frekuensi resonansi 0

f adalah frekuensi operasi dari sistem identifikasi. Frekuensi ini ditentukan oleh inductor (LR) dan kapasitor (CR) dari antena, dapat dihitung dengan persamaan berikut:

R R C L f × × × = π 2 1

0 ... (2.3)

Sehingga, besarnya nilai kapasitor (C_R) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : 2 ) 2 ( 1 o R R f L C × × × =

π ... (2.4)

Frekuensi yang dipilih adalah 125 KHz. Faktor Q (Q_R) merepresentasikan bandwidth (B), rasio antara tegangan antena reader U_R dan tegangan driver antena reader U_DRV .

R

Q f

B₌ 0 _{... (2.5)}

R DRV

R U Q

U = × ... (2.6)

Muatan sinusoidal dari tegangan driver antenna ditentukan melalui peak-to-peak sinyal output driver (U_DRVpp) IC U2270B.

DRVpp

DRV U

U = ×

π

4

Faktor Q yang tinggi menghasilkan tegangan antena yang tinggi pula, 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 (Q_R=12 ). Nilai ini diusulkan untuk semua aplikasi. Faktor Q dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

R R o R L f

Q= 2×π× × ... ...(2.8) Sebuah tag membutuhkan intensitas medan magnet untuk membangkitkan sumber tegangan internalnya [7]. Intensitas medan magnet dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini. Selanjutnya ditunjukkan juga persamaan untuk menghitung induktansi koil berdasarkan jumlah lilitannya.

5 , 1 2 1 2× +

× = r d r N I H ...(2.9) 0 2 µ π× × ×

= N r

L ... (2.10) 6

0 1,257 10 (µ = × − )

• H: Intensitas medan magnet

• I : Arus yang melewati koil

• N: Jumlah lilitan

• r : Radius dari koil

• d : Jarak antara pusat coil dan tag

• L : Induktansi koil

2.5. Mikrokontroler ATMega8535

[11]. 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 [11]:

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 [11].

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

byte.

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

2.5.3. Konfigurasi Pin ATMega8535

Konfigurasi ATMega8535 memiliki sejumlah pin dengan masing-masing fungsinya. Berikut ini merupakan konfigurasi pin ATMega8535, dapat dilihat pada gambar 2.22 [11].

Gambar 2.24. 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.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk fungsi reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

2.5.4. Organisasi Memori

Secara garis besar ATmega8535 mempunyai dua memori utama, yaitu sebagai berikut [11]:

1. Data Memory ATMega8535 memiliki 608 alamat, dengan pembagian sebagai 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 memori.

(a) (b) Gambar 2.25. (a) Peta Data Memory

(b) Peta Memory Program [11]

Selain dua memori utama diatas, ATMega8535 juga memiliki memori EEPROM 8 bit sebesar 512 byte yang digunakan untuk memori data program nonvolatile

2.5.5.

Register

I/O dan Port I/O

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 sapat 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 port. Tabel 2.5 menunjukan pengaturan port I/O:

Tabel 2.5. Konfigurasi Pengaturan Port I/O [12] DDR bit = 1 DDR bit = 0

PORT bit = 1 Output High Inputpull-up PORT bit = 0 OutputLow Input Floating

2.5.7. USART

Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) merupakan salah satu mode komunikasi serial yang memiliki fleksibilitas tinggi yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal, termasuk komputer [13].

USART memungkinkan transmisi data baik secara sinkron maupun asinkron. Pada ATMega8535, pengaturan mode komunikasi baik sinkron maupun asinkron secara umum sama. Perbedaannya hanya terletak pada sumber clock saja. Pada mode asinkron, masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri. Sedangkan pada mode sinkron, hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware

mode asinkron hanya membutuhkan dua pin, yaitu TXD dan RXD sedangkan mode sinkron, harus tiga pin, yaitu TXD, RXD dan XCK.

2.5.8.

Reset

Gambar 2.24. Rangkaian Reset [14].

Pada gambar di atas, apabila saklar tidak ditekan, pin reset pada mikrokontroler akan mendapatkan logika rendah ‘0’. Saat saklar ditekan pin akan mendapatkan logika tinggi ‘1’ dan akan mereset mikrokontoler.

Penentuan reset (PA2) dapat dilakukan dengan mengatur nilai resistor (R) dan kapasitornya (C). Resistor dan kapasitor digunakan untuk memperoleh waktu pengosongan kapasitor, sehingga waktu reset minimal yang dibutuhkan oleh mikrokontroler (T) dapat dipenuhi, rumusan waktu pengosongan kapasitor adalah:

C R

34

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Diagram Blok Sistem

Car Immobilizer

Sistem Car Immobilizer dengan RFID ini terdiri dari tiga sub sistem dengan fungsi masing-masing, yaitu pengisi dan pembaca data tag, pengendali sensor utama, dan pembaca data tag. Pengendali sensor utama berfungsi mengendalikan sensor mesin mobil dan sensor sistem keamanan mobil. Pengisi dan pembaca tag berfungsi mengisi data identifikasi mobil. Selain itu, sistem ini juga berfungsi untuk mengisi tag dengan hasil sensing dari sensor mesin. Pembaca data tag berfungsi membaca data yang telah terisi data nomor identifikasi dan hasil sensor mesin, kemudian menampilkannya pada sebuah komputer. Gambar 3.1 menunjukkan diagram blok sistem utama.

Sensor mesin mobil

Sensor sistem keamanan mobil

Output sistem keamanan mobil

Mikrokontroler Tag

Komputer

RS 232

Reader

Pembaca data tag Pengendali sensor utama

Base Station

Pengisi dan pembaca data tag

Gambar 3.1. Diagram blok sistem car immobilizer.

3.2. Operasi

Read and Write

mikrokontroler. Base station menjadi satu rangkaian dengan mikrokontroler sehingga menjadi sebuah reader. Gambar 3.2 menunjukkan diagram blok sistem identifikasi dan pembaca tag.

Gambar 3.2. Diagram blok sistem identifikasi dan pembaca tag.

3.2.1.

Operasi

Write

Operasi ini digunakan untuk mengisi data ke tag dari mikrokontroler melalui base station. Pada operasi ini, data yang ada di mikrokontroler diambil dari memory melalui sebuah pin yang terhubung ke base station . Data yang diambil berisi opcode, lock bit, 32 data bit dan alamat bit. Dalam base station,data dimodulasi sesuai dengan modulasi yang terdapat pada tag. Base station mendeteksi adanya tag, kemudian setelah identifikasi dan di cek

opcode, lock bit, data dan alamat, data akan ditulis di alamat tersebut dan disimpan. Jika

opcode dan lock bit salah, maka proses akan kembali ke mode baca. Gambar 3.3 menunjukkan diagram alir untuk operasi write.

3.2.2.

Operasi

Read

Operasi ini digunakan untuk mengirim sinyal interupsi dari tag yang dideteksi oleh

base station ke mikrokontroler. Base station terlebih dahulu mengirim sinyal ke tag, setelah dideteksi adanya tag kemudian proses indentifikasi. Jika benar, maka base station akan mengirim sinyal interupsi ke mikrokontroler. Kemudian terjadi operasi write. Gambar 3.4 menunjukkan operasi read.

3.3. T5557

T5557 adalah sebuah tag yang digunakan dalam perancangan ini. Tag berisi data dan identitas. Identitas berada di blok 0 pada memory tag ini. Blok ini berisi konfigurasi, agar dapat dibaca dan ditulisi oleh base station. Gambar 3.5 menunjukkan diagram alir tag.

Gambar 3.5. Diagram Alir Operasi pada tag.

3.4.

Base Station

antena, sedangkan tag terpisah.Gambar 3.6 menunjukkan rangkaian aplikasi base station yang digunakan untuk perancangan ini.

Gambar 3.6. Rangkaian Aplikasi 1 [7].

3.4.1.

Sumber Tegangan

Pada perancangan ini, rangkaian internal IC U2270B dioperasikan dari satu sumber tegangan, yaitu sebesar 5V. Dalam hal ini, DVs, VEXT,dan Vs berperan sebagai input. VBatt

tidak digunakan, tetapi dihubungkan juga dengan sumber tegangan. Gambar 3.7 menunjukkan koneksi sumber tegangan.

C3

47 nF

DVS VEXT VS Vbatt STANDBY + 5V

+ C4

47 uF

Gambar 3.7. Koneksi Sumber Tegangan.

3.4.2. Osilator

U2270B, nilai resistor antara pin RF dan Vs ditentukan sebesar 110kΩ untuk frekuensi 125

KHz (R f = 110kΩ). Gambar 3.8 menunjukkan rangkaian ekivalen RF.

Gambar 3.8. Rangkaian ekivalen Pin RF [7].

3.4.3. Demodulator

Dalam proses demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi. Proses ini dilakukan oleh sebuah rangkaian yang disebut demodulator. Gambar 3.9 menunjukkan rangkaian demodulator yang direkomendasikan pada sistem reader dengan IC U2770B [9]. Sinyal yang ditangkap oleh reader anntenna berupa sinyal analog yang telah dimodulasi. Sinyal kemudian dikirim ke demodulator, untuk dipisahkan antara sinyal pembawa dan sinyal pesan. Sinyal pesan merupakan input dari U2270B.

Gambar 3.9. Rangkaian Demodulator [9].

3.4.4.

Amplifier

dan LPF

ground. Untuk mencapai gain yang lebih rendah, resistor (R₁) highass dihubungkan seri dengan kapasitor. Berdasarkan data sheet IC U2270B, nilai kapasitor yang direkomendasikan sebesar 100 nF (CHP = 100 nF ). Gambar 3.10 menunjukkan rangkaian ekivalen hipass.

Gambar 3.10. Rangkaian Ekivalen Pin HIPASS[7].

Gain dan frekuensi cut-off dari rangkaian ekivalen pin HIPASS dapat ditentukan dengan persamaan 2.2 ( halaman 22), persamaan 2.3, dan 2.4 (halaman 27). Perhitungan dilakukan dengan asumsi bahwa Ri adalah sebesar 2,5 kΩ. Dalam perancangan ini, gain

adalah sebesar 30 (halaman 22), sedangkan frekuensi cut-off dapat dihitung sebagai berikut :

i HP cut R C f × × × = π 2 1 2500 10 100 2 1 9 × × × × = ₋ π

= 636,6198 Hz

Gambar 3.11. Rangkaian Ekivalen Pin Input [7].

3.5. Antena

Reader

Untuk merancang sebuah antena reader dinutuhkan kapasitor, resistor, dan induktor (koil antena). Komponen yang telah tersedia adalah sebuah koil antena RFID dengan spesifikasi seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Spesifikasi Koil Antena Induktansi pada 125 KHz 2.8 mH Resistansi koil 53.8 Ω +/- 1 Ω

Diameter kabel 0.09 mm Diameter dalam 19 mm

Diameter luar 21.8 mm +/- 0.2mm Lebar koil 2.5 mm +/- 0.1mm

Karena besarnya nilai frekuensi operasi yang dipakai dan induktansi koil sudah diketahui, maka besarnya nilai kapasitor dapat dihitung dengan persamaan 2.4 (halaman 27), yaitu sebagai berikut:

₂ ) 2