83
IMPLEMENTASI SISTEM LOKER BERBASIS MIKROKONTROLLER DAN
WIRELESS NETWORK
Hadiwiyatno1, M. Nanak Zakaria2, Septriandi Wira yoga3
1,2,3Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, 65141 Indonesia 1 [email protected], 2 [email protected] 3 [email protected]
Abstrak
Proses peminjaman dan pengembalian alat pada saat ini masih tergolong kurang baik. Dikarenakan masih banyak kasus proses peminjaman dan pengembalian alat yang masih tidak sesuai dengan data yang terdapat pada database sistem. Dimana para peminjam yang mengembalikan barang tidak bisa melihat informasi apakah barang yang dikembalikan ditempat yang sesuai atau belum. Maka diperlukan pengembangan teknologi yang bertujuan menciptakan sistem monitoring loker yang menggunakan wireless sensor serta RFID sebagai penunjang. Sehingga dapat memberikan informasi secara real time pada tampilan layar dari hasil monitoring status loker. Pada penelitian ini meggunakan wireless sensor sebagai monitoring, sensor LDR dan RFID sebagai sensor untuk pengidentifikasian data barang. Data akan dikirim dari arduino nano ke server yang merupakan raspberry pi 3 dengan menggunakan modul wireless NRF24l01. Teknik komunikasi peer to peer dirancang untuk komunikasi antar node sehingga dapat meminimalisir terjadinya error. Tampilan dari sistem kerja yang dibuat akan dimonitoring menggunakan tampilan web monitoring. Walaupun memiliki beberapa delay dalam prosesnya, sistem yang direncanakan telah berjalan sesuai dengan nilai rata-rata delay kurang dari 2 detik. Dari hasil percobaan didapat bahwa sistem antara node dan server berjalan sesuai perencanaan dengan delay yang bervariasi sebesar 1,3 detik untuk loker 1, 1,573 detik untuk loker 2, dan 1,32 detik untuk loker 3.
Kata kunci : RFID Tag, LDR, Wireless Sensor, , Wireless Communication
I. PENDAHULUAN
Teknologi pada era saat ini telah berkembang pesat dan juga semua perangkat elektronik satu sama lain saling terhubung dan memberi informasi dari pihak masing masing. Sistem informasi yang didapat dari teknologi maju ini bisa membantu pekerjaan sekitar lingkungan perkantoran atau pendidikan. Seperti informasi tentang keberadaan alat atau proses keluar masuknya barang.
Proses peminjaman dan pengembalian alat pada saat ini masih tergolong kurang baik. Ambil saja contoh kasus sang peminjam alat sudah mengembalikan alat yang dipinjam tetapi bagian penjaga kurang fokus dalam mengembalikan alat pada tempatnya. Sehingga menyebabkan masalah alat hilang serta tidak adanya data atau bukti konkrit yang didapat dari proses peminjaman dan pengembalian alat tersebut.
Sehingga Wireless Sensor dapat diterapkan pada sistem yang menggabungkan beberapa sensor isi dari setiap sensor node tersebut gabungan antara pengendali/pusat program untuk beberapa sensor yang digunakan untuk mencari informasi disekitaran node sesuai dengan penelitian oleh Erik Aguirre dan kawan-kawan yang berjudul “Implementation and Analysis of a Wireless Sensor Networ-Based Pet Location Monitoring System For Domestic Scenarios” pada tahun 2016[1].
Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Mamta Bachani, Umair Mujtaba Qureshi dan Faisal Karim Shaikh(2016) dengan judul “Performance Analysis of Proximity and Light Sensors for Smart Parking”[2] membahas tentang sensor LDR sebagai sensor cahaya yang dapat mengindentifikasikan adanya suatu benda atau tidak pada suatu tempat. Maka diperlukan sensor LDR dalam penelitian ini.
Untuk memastikan informasi data yang diinginkan sesuai, untuk validasi data bisa digunakan tanda identitas seperti RFID tag. RFID adalah teknologi penangkapan data yang dapat digunakan secara elektronik untuk mengidentifikasi, melacak dan menyimpan informasi yang sebelumnya tersimpan dalam idtag dengan menggunakan gelombang radio. Hal tersebut mengacu pada penelitian yang berjudul “Implementasi Radio Frequency Identification (RFID) sebagai Otomasi Pada Smart Home” pada tahub 2015 oleh Febri Zahro Aska, Deni Satria dan Werman Kasoep[3].
Karena hal ini lah pada penilitian ini akan dibuat sistem “Implementasi Sistem Loker Berbasis Mikrokontroller Dan Wireless Network”. Pada Akhirnya nanti keberadaan barang bisa dimonitoring dalam layar atau informasi node baik dalam tampilan layar dan penyimpanan database sehingga bisa memastikan pihak yang lalai dalam mengembalikan barang dan yang mengembalikan barang bisa memastikan barang yang dipinjam bisa kembali ketempat yang semula.
84 II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Radio Frequency Identification (RFID)
Suatu sistem RFID memiliki komponen pembaca RF (dikenal juga sebagai base stasion atau interogator) dan Tag RF (atau transponder). Ketika Tag RFID terpasang pada benda-benda fisik yang memungkinkan suatu objek dapat diidentifikasi kepada pembaca RFID (Reader) melalui penggunaan komunikasi radio frekuensi. Sejumlah faktor dapat mempengaruhi jarak dan Tag dapat dibaca (oleh Reader RFID) yaitu meliputi frekuensi yang digunakan untuk identifikasi, gain antena, orientasi dan polarisasi dari antena Reader dan antena transponder, serta penempatan Tag pada objek yang akan mengidentifikasi semua akan berdampak pada kinerja sistem RFID. Banyak aplikasi yang telah dikembangkan peneliti lain menggunakan teknologi RFID ini, antara lain adalah Arsitektur untuk menciptakan sistem cerdas untuk mengendalikan lalu lintas jalan. Sistem ini didasarkan pada prinsip sederhana dari RFID pada pelacakan kendaraan, dapat beroperasi secara real-time, meningkatkan arus lalu lintas dan keselamatan, dan sepenuhnya otomatis, sehingga menghemat keterlibatan manusia.
B. Raspberry pi
Raspberry Pi adalah modul micro-computer yang juga mempunyai input output digital port seperti pada board microcontroller. Raspberry Pi juga dapat disebut sebagai papan komputer tunggal yang dikembangkan oleh Yayasan Raspberry Pi di Inggris. Pada penelitian ini digunakan Raspberry Pi 3 model B yang sudah dilengkapi dengan kemampuan WiFi, Bluetooth dan USB boot on-board dan terpasang secara bundling yang terlihat pada Gambar 1(Raspberry Pi Foundation, 2012). Untuk menggunakan Raspberry pi memerlukan operating system (contoh OS : windows, linux,mac ,Unix dst) yang dijalankan dari SD card pada board Raspberrry tidak seperti pada board microcontroller AVR yang selama ini dipakai tanpa OS.
Gambar 1. Format Paket VoIP.
C. Mikrokontroller Arduino Nano+NRF24l01
Arduino Nano merupakan salah satu jenis mikrokontroller yang memiliki ukuran yang kecil seperti gambar 2.5 dan gambar 2.6. Arduino Nano memiliki chip USB to TTL converter yang menggunakan FTDI FT232RL, sehingga Arduino Nano ini dapat langsung dihubungkan dengan PC
(Personal Computer) atau peralatan berbasis USB serial lainnya melalui konektor USB mini yang terpasang pada Arduino Nano. Sedangkan NRF24l01 adalah Modul wireless NRF24L01 merupakan modul komunikasi serial nirkabel yang didesain untuk aplikasi ultra low power wireless. Modul wireless memiliki register map tersedia melalui antarmuka SPI. Register map sendiri berisikan semua konfigurasi register pada NRF24L01 dan dapat diakses pada semua mode operasi dari chip [4-5].
D. Sensor LDR
Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik salah satunya adalah sensor cahaya (LDR). Sensor cahaya adalah alat yang digunakan dalam bidang elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu jenis resistor yang peka terhadap cahaya. Nilai resistansi LDR akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima. Jika LDR tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan menjadi besar (sekitar 10MΩ) dan jika terkena cahaya nilai tahanan akan menjadi kecil (sekitar 1kΩ) [6].
Cara kerja dari sensor ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor ini mempunyai kegunaan yang sangat luas salah satu yaitu sebagai pendeteksi cahaya pada tirai otomatis. Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian sensor cahaya adalah LDR (Light Dependent Resistor), Photodiode, dan Photo Transistor.
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Perancangan Alat/Sistem
Perancangan alat/sistem akan dijelaskan mengenai perencanaan dalam pembuatan alat/sistem yang akan dibuat. Perancangan ini dimaksudkan untuk merencanakan sistem dan menggambarkan proses pembuatan sehingga alat atau sistem dapat digunakan.
Dari Gambar 2 dapat dilihat pada setiap loker akan dipasangi 1 arduino uno yang sudah disambungkan dengan NRF24l01 sebagai pengirim informasi. Sementara fungsi arduino sendiri adalah untuk memberi fungsi kerja pada sensor LDR dan RFID reader pada setiap loker. Untuk menghubungkan 3 loker dalam satu tampilan informasi ditambahkan perangkat router acces untuk menghubungkan 3 loker tadi dalam satu server yaitu berupa pc-server. Data yang diperoleh diserver bisa ditampilkan dalam PC atau pun dilihat dari smarphone pengguna menggunakan akses yang telah ditetapkan. Gambar 4 menjelaskan tentang diagram alir sistem.
85 Gambar 2. Diagram Blok Sistem
Gambar 3. Diagram Alir Sistem Prosedur atau alur sistem:
1. Pada setiap loker telah tersedia perangkat yang berfungsi memastikan kondisi alat sesuai dengan penelitian yang dirancang.
2. Proses yang pertama dilakukan adalah proses pengecekan barang yang ada di loker, jika sensor LDR aktif maka barang sedang tidak dalam loker dikarenakan cahaya picu untuk sensor LDR bisa
mencapai sensor LDR (tidak terhalang), bila sensor LDR tidak aktif menandakan bahwa barang berada dalam loker dikarenakan sumber cahaya picu ke sensor LDR terhalang.
3. Ketika proses dengan sensor LDR selesai, akan ada proses kedua yaitu Pembacaan dengan RFID Reader, tapi perintah ini diaktifkan ketika sensor LDR dipastikan tidak aktif. Hal ini bertujuan untuk memastikan barang yang dimasukkan kedalam loker sudah sesuai dengan yang terdaftar atau belum agar sesuai dengan tujuan penelitian ini yaitu memberikan informasi seakurat mungkin tentang pengembalian alat pada loker.
4. Ketika semua proses tadi sudah didapatakn datanya oleh masing masing arduino yang ditempatkan dalam setiap loker, maka arduino+NRF24l01 akan mengirimkan informasi ke server melalui koneksi wireless yang terhubung dengan server melalui perangkat Accesss Router.
5. Setelah data terkirim ke server, data yang didapatkan tadi akan diolah oleh server dan ditampilkan dalam LCD yang terpasang pada server.
6. Bila terjadi Request Time Out antar perangkat yang terhubung ke wireless akan melakukan reconnection, B. Tampilan Uji Coba Pada Web
Uji Coba yang dilakukan untuk memastikan kondisi sistem yang dirancang dengan baik dilakukan node by node. Maksudnya disini adalah mencoba dengan satu node loker dulu kemudian menggunakan dua node loker, dan terakhir menggunakan 3 node loker yang sesuai perancangan yang dibuat. Kemudian pengamatan dengan data log memastikan bahwa sistem yang dibangun bisa berkerja dengan baik atau tidak membandingkan data-data yang ada pada nantinya. Salah satu bentuk uji coba sesuai dengan Gambar 6 dibawah ini :
Gambar 4. Tampilan web pada sistem
Akan tertampil tanda pada tampilan web disaat sensor LDR tidak aktif dan RFID Tag terbaca maka menandakan barang ada dalam loker. Akan tertampil tanda pada tampilan web disaat sensor LDR aktif dan RFID Tag tidak terbaca maka menandakan barang tidak ada dalam loker. Akan tertampil tanda pada tampilan web disaat LDR tidak aktif dan
86 RFID Tag tidak terbaca maka menandakakn barang berada dalam loker namun peletakannya salah loker.
TABEL 1.PERCOBAAN KOMUNIKASI MULTIHOP Perco baan Ke- Kondisi Pengam bilan Multihoop
Node 1 Node 2 Node 3 Delay Perubah an 1 Barang
Loker 1 Kosong Ada Ada 5,1 Detik 2 Barang
Loker 2
Ada Kosong Ada 8,3
Detik 3 Barang
Loker 3
Ada Ada Ada Gagal
4 Barang Loker 1
Kosong Ada Ada 3 Detik
5 Barang
Loker 2 Ada Kosong Ada 8,8 Detik 6 Barang
Loker 3 Ada Ada Ada 10,2 Detik
7 Barang Loker 1
Kosong Ada Ada 6,5
Detik 8 Barang
Loker 2
Ada Ada Ada Gagal
9 Barang
Loker 3 Ada Ada Kosong 11 Detik
10 Barang
Loker 1 Kosong Ada Ada 5,5 Detik 11 Barang
Loker 2 Ada Kosong Ada 9,5 Detik 12 Barang
Loker 3
Ada Ada Ada Gagal
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian ini meliputi pengujian setiap bagian pada sistem yaitu masing masing node akan mengirimkan data lewat jalur yang dirancang untuk menemukan data yang terbaik. Telah dilakukan percobaan untuk membandingkan komunikasi mana yang lebih baik untuk digunakan, yaitu antara Multihop dan Peer to Peer pengujian dilakukan sesuai dengan Gambar 6.
Gambar 5. Skema Pengujian Komunikasi
Pada Multihop node yang paling dekat dengan server adalah node 1. Hasil percobaan terlampir pada Tabel 1 dan Tabel 2 dibawah ini:
TABEL 2PERCOBAAAN KOMUNIKASI PEER TO PEER Perco baan Ke- Kondisi Pengambilan Peer to Peer Node 1 Node 2 Node 3 Delay Perub ahan 1 Barang Loker 1 Kosong Ada Ada Detik 1,5 2 Barang Loker 2 Ada Kosong Ada Detik 1,5 3 Barang Loker 3 Ada Ada Kosong Detik 1,4 4 Barang Loker 1 Kosong Ada Ada Detik 1,1 5 Barang Loker 2 Ada Kosong Ada Detik 1,6 6 Barang Loker 3 Ada Ada Kosong Detik 1,1 7 Barang Loker 1 Kosong Ada Ada Detik 1,3 8 Barang Loker 2 Ada Kosong Ada Detik 1,7 9 Barang Loker 3 Ada Ada Kosong Detik 1,2 10 Barang Loker 1 Kosong Ada Ada Detik 1,1 11 Barang Loker 2 Ada Kosong Ada Detik 1,7 12 Barang Loker 3 Ada Ada Kosong Detik 1,3
Berdasarkan Tabel 1 dan Tabel 2 sistem komunikasi Multihop pada penelitian ini kurang baik berdasarakan ada yang gagal dan delay yang besar dikarenakan data yang dibawa setiap node lumayan besar. Dimana dari 12 kali percobaan pada komunikasi multihop mengalami 2 kali kegagalan (83% berhasil) dan 12 kali percobaan pada komunikasi peer to peer semuanya berhasil (100% berhasil).
V. KESIMPULAN
Tampilan informasi yang dibuat mampu diakses dengan baik menggunakan laptop maupun smartphone apapun yang memilik web didalamnya sehingga memudahkan peminjam alat untuk memonitoring loker saat ingin meminjam atau saat pengembalian barang dengan tepat di loker. Dari 2 metode komunikasi yang digunakan, komunikasi multihop memeliki tingkat keberhasilan 83% sedangkan untuk komunikasi peer to peer sebesar 100%.
REFERENSI
[1] Aguirre, E; Lopez-Itturi,P; Astrain,J.J; dkk . (2016). Implementation and Analysis of a Wireless Sensor -Based Pet Location Monitoring System forDomestic Scenarios.
[2] Faisal, K.S; Bachani, M; Qureshi, U.M. (2016). Performance Analysis of Proximity and Light Sensors for Smart Parking.
87 [3] Aska, F,Z; Satria,D; Kasoep W. (2014). Implementasi Radio Frequency
Identification (Rfid) Sebagai Otomasi Pada Smart Home . [4] Datasheet Arduino Nano Retrieved from http://www.arduino.c [5] Datasheet NRF24l01 Retrivied from
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SMD/nRF24L01Plus s_Preliminary_Product_Specification_v1_0.pdf
[6] Novianty,Lubis,& Tony (2012).Rancang Bangun Sistem Pengontrol Intensitas Cahaya..
