membangun sistem keamanan pintu menggunakan …repository.amikom.ac.id/files/publikasi_11.01.2907,...
TRANSCRIPT
MEMBANGUN SISTEM KEAMANAN PINTU MENGGUNAKAN RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)
DAN ARDUINO SEVERINO
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh
Ardika Wicaksana 11.01.2907
Herman Setiya Utama 11.01.2908
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER
AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA
2014
BUILDING SECURITY DOOR SYSTEM USING RFID(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION) AND ARDUINO SEVERINO
MEMBANGUN SISTEM KEAMANAN PINTU MENGGUNAKAN RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)
DAN ARDUINO SEVERINO
Ardika Wicaksana Herman Setiya Utama
Joko Dwi Santoso
Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT
Radio Frequency Identification, or better known as RFID is a method of object identification using radio waves. The purpose of making room security system using RFID sensors are making a safety device that is controlled by an Arduino Severino and mounted on the door. In the consumer can increase the comfort and safety of the open door, without having to hold a variety of keys. This system will work after the sensor detects RFID tags are faced card, which will automatically read the tag on the card to unlock the door in the form of a motor servo. Each RFID tag has a data identification number (ID number) that is unique, so there is no RFID tags that have the same ID number. RFID reader to read the ID number contained on the RFID tag so that the object or the object can be identified. Keywords: RFID, tag RFID, reader RFID, Arduino Severino, Motor Servo
1
1. Pendahuluan
Aktifitas sehari-hari sering memaksa seseorang untuk meninggalkan rumah
dalam keadaan kosong, seperti halnya di saat jam kerja ataupun sekolah. Hal ini
mengakibatkan rumah menjadi rentan untuk dibobol dan terjadi tindakan pencurian,
bahkan ketika rumah sudah terkunci atau tergembok dengan rapat. Benar saja,
beberapa orang memang sangat mudah dan terampil untuk membuka kunci atau
gembok hanya dengan seutas kawat kecil.
Berdasarkan dari kasus yang ada, maka harus difikirkan sebuah sistem baru
yang berfungsi untuk mencegah tindak pembobolan dan pencurian rumah karena
lemahnya tingkat pengaman konvensional (kunci/gembok). Sehingga terciptalah
gagasan inovasi sistem keamanan pintu menggunakan RFID (Radio Frequency
Identification) berbasis Arduino Severino yang tentunya memiliki tingkat keamanan
yang lebih baik dibandingkan pengaman konvensional. Dapat dikatakan bahwa
sistem ini adalah sebuah kunci elektronik yang otomatis.
Sistem ini diharapkan dapat menanggulangi terjadinya tindak pencurian pada
rumah-rumah yang sering ditinggalkan oleh penghuninya. Selain itu penggunaan
RFID ini juga dapat meminimalis keseluruan kunci pada rumah, sehingga setiap
anggota keluarga cukup membutuhkan satu tag card / kunci untuk membuka seluruh
kunci pada pintu yang ada di rumah.
2. Landasan Teori
2.1. Definisi Mikrokontroler
Menurut Dian Artanto (2008:27) dalam bukunya “Mikrokontroller
merupakan sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya
dikemas dalam satu chip IC sehingga sering juga disebut single chip
microcomputer”.1
Menurut Ardi Winoto (2008:3) “Mikrokontroleradalah Sebuah sistem
microprocessor dimana didalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/0, clock
dan peralatan internal lainnya yang sudah terhubung dan terorganisasi dengan
baik oleh pabrik pembuatannya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai,
sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai dengan aturan penggunaan
oleh pabrik pembuatannya”.2
1Dian Artanto,”Interaksi Arduino dan labVIEW”.Elex Media Komputindo.Jakarta.2012.Hal.1
2Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada Win
AVR “ Penerbit Informatika Bandung
2
2.2. Definisi RFID (Radio Frequency Identification)
RFID ( Radio Frequency Identification ) adalah teknologi yang
memanfaatkan gelombang radio sebagai media identifikasi sebuah objek yang
unik, baik benda maupun mahluk hidup. RFID terdiri dari beberapa komponen
dasar, transpoder/tag RFID berguna sebagai ID (identitas), reader melakukan
pembacaan tag RFID, dan antena yang berfungsi sebagai media perambatan
sinyal. Antena RFID pada umumnya tergabung dengan tag RFID.
Alasan memilih menggunakan RFID dibandingkan dengan teknologi
sejenis :
1. Kemampuan scanning RFID relatif lebih cepat.
2. Ukuran yang kecil sehingga praktis.
3. Scaning tidak memerlukan kontak langsung dengan reader.
2.3. Definisi Motor Servo
Motor Servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi dengan rangkaian
kendali dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan di-
informasikan kembali ke rangkaian control yang ada di dalam motor servo.
Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear atau roda gigi,
potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer ini berfungsi untuk
menentukan batas sudut dari putaran motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu
motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari
kabel motor.
3. Gambaran Umum
Hardware pengaman ruang adalah inovasi yang tercipta karena kelemahan
pengaman pintu berupa kunci dan gembok konvensional. Hardware ini menggunakan
sistem mikrokontroler untuk pengoprasiannya. Mikrokontroler akan ditunjang dengan
RFID dan motorservo. RFID digunakan sebagai pengenal kunci, sementara motor
servo berperan sebagai penutup dan pembuka slot/grendel kunci. Sistem ini
diharapkan dapat menanggulangi terjadinya tidak pencurian karena lemahnya sistem
peamanan yang lama.
3.1. Kelebihan dan Kelemahan Hardware
Strengths
(Kekuatan)
1. Sistem ini menggunakan mediaelektronik sebagai
interface pengidentifikasian user, sehingga lebih
aman dibandingkan media mekanik
(kunci/gembok).
2. Panggunaan sistem ini akan menghemat jumlah
kunci untuk setiap pintu, karena setiap pintu
dapat dibuka dengan kunci yang sama (kunci =
3
tag RFID).
Weaknesses
(Kelemahan)
3. Tidak seperti kunci/gembok sistem ini
membutuhkan beberapa komponen elektronik
yang pastinya lebih mahal.
Opportunities
(Peluang)
4. Keamanan yang lebih baik dibandingkan
kunci/gembok, karena belum banyak yang
mengetahui sistem RFID, jikapun tahu hal
pembobolan masih sangat sulit dilakukan karena
sistem kunci (tag RFID) memiliki kode-kode yang
sulit dibaca dan ditiru.
Threats
(Ancaman)
5. Satu-satunya ancaman jika seseorang ahli
mampu menterjemahkan kode-kode tag RFID
dan menggunakannya sebagai cara membobol
rumah tersebut.
3.2. Kebutuhan Hardware
a) Mikrokontroler Arduino Severino
b) RFID RC522
c) Motor Servo
d) Power Suply 3,3 V dan 5 V
e) Relay kaki 5
3.3. Kebutuhan Software
Aplikasi/software yang digunakan adalah IDE arduino.
3.4. Kebutuhan Pendukung
a) Lampu Led RGB
b) Bread Board
c) Kabel Jumper
d) Kabel USB to Serial
e) Tombol
4
3.5. Perancangan
3.5.1. Prisip Kerja Sistem
User/pamakai hardware melakukan inputan data tag RFID dengan
mendekatkan tag pada reader RFID. Reader yang selesai melakukan
pembacaan akan memberikan output berupa data kepada mikrokontroler.
Mikrokontroler akan melakukan pengolahan data tersebut untuk menetukan
tidakan selanjutnya, jika data yang diterima merupakan data yang benar
maka mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo dan membuka kunci
pintu, namun jika data adalah data yang salah maka motor servo tidak aktif
(masih terkunci).
3.5.2. Perancangan Sistem
Berikut ini adalah alur sistem pada hardware ini. Untuk mempermudah
pembacaan, alur sistem akan ditampilkan dalam betuk flow chart.
Flow chartadalah suatu gambaran menyerupai grafik yang menjelaskan
prosedur dan langkah-langkah sebuah sistem berjalan.
Flow Chart Sistem Hardware Pengaman Pintu
Gambar Flow ChartHardware Pengaman Pintu
Flow chart diatas merupakan gambaran umum dari jalannya sistem
hardware pengaman pintu. Adapun komponen-komponen tambahan
sebagai penyempurnaan hardware yakni dengan adanya relay lima kaki
yang digunakan sebagai sakelar cadangan daya saat terjadinya mati listrik.
6
3.5.3. Rangkaian Sistematik Hardware
Gambar Sistematika Hardware
4. Implementasi dan Pembahasan
4.1. Perakitan Hardware
Perakitan adalah tahapan dimana semua komponen, yakni : RFID,
mikrokontroler Arduino Severino, motor servo, relay, power suply 5 Volt dan 3
Volt, serta komponen-komponen pendukung dirangkai menjadi satu untuk
mendapatkan sebuah sistem.
4.1.1. Rancangan Sederhana Hardware
Rancangan berikut digunakan sebagai pedoman saat melakukan
perakitan hardware.
Gambar Rangkaian Sederhana Hardware
7
4.1.2. Perakitan PSU 3,3 V dan 5 V
Tancapkan PSU pada unjung bread board sisi kanan ataupun sisi kiri,
karena bread board yang kali ini digunakan memiliki 2 bagian yang
terpisah. PSU ini memiliki kemampuan untuk mengeluarkan 2 voltase yang
berberda. Perhatikan gambar dibawah ini, PSU bagian bawah adalah
mengeluarkan voltase sebesar 5 volt dan bagian atas 3 volt.
4.1.3. Perakitan Mikrokontroler
Hubungkan ground dan power mikrokontroler pada daya 5 volt. Dengan
rincian 5 volt pada port mikrokontroler menuju 5 volt pada SPU, ground
menuju ground.
4.1.4. Perakitan RFID
RFID memiliki 8 pin yang bisa digunakan, yakni pin 3,3 volt, reset,
ground, IRQ, MISO, MOSI, SCK, SDA.
Hubungkan pin tersebut pada port arduino dengan rincian, 3,3 volt
dihubungkan pada power 3,3 volt pada bread board, pin reset dihubungkan
port 9 pada mikrokontroler, pin IRQ tidak digunakan, pin MISO pada port 12
mikrokontroler, MOSI pada port 11, SCK pada port 13, dan SDA pada port
10.
4.1.5. Perakitan Lampu Led RGB
Lampu ked RGB memiliki 4 pin, namun kali ini yang digunakan hanya 3
pin,Hubungkan pin Red pada port 6 di mikrokontroler, hubungkan juga
ground led RGB pada ground bread board, untuk lampu Green hubungkan
ke port 5 mikrokontroler. Untuk mengurangi voltase yang digunakan maka
pin Red dan Green dihubungkan pada bread board untuk melewati resistor.
4.1.6. Perakitan Relay
Hubungakan pin power 12 volt pada power 12 volt yang dimiliki arduino.
Hubungkan pin ground dan power 9 volt pada port arduino.
4.1.7. Perakitan Tombol Buka-Tutup
Seperti komponen yang lain, tombol juga memiliki ground dan power.
Hubungkan ground pada groundbread board, untuk power dan data kita
hubungkan dengan melawati resistor untuk mengurangi voltase yang
masuk. Data untuk tombol buka dihubungkan pada port 3, dan data untuk
tombol tutup pada port 4 di mikrokontroler.
4.1.8. Perakitan Motor Servo
Motor servo memiliki 3 kabel, yakni kebel ground, power, dan data.
Seperti pada rancangan sebelumnya, power untuk motor servo
membutuhkan daya 5 volt, untuk ground dapat ditempatkan pada daya 5
8
volt atau 3 volt, namun kali ini digunakan ground pada daya 5 volt. Kabel
power dihubungkan pada power 5 volt, dan data dihubungakan pada port 7
mikrokontroler
4.1.9. Hasil Perakitan Hardware
Gambar Hardware
4.2. Pemrograman dan Uji Coba
Pemrograman adalah tahapan dilakukannya penginputan intruksi berupa
bahasa pogram kedalam sistem. Intruksi ini berisi perintah-perintah yang akan
dieksekusi dan menjalankan hardware. Intruksi diiputkan kedalam
mikrokontroler, dimana mikrokontroler berfungsi sebagai pengeksekusi dan
menjalankan hardware. Penginputan dilakukan dengan software Arduino IDE.
4.2.1. Instalasi dan Penggunaan Software Arduino
Software Arduino IDE dapat di download secara gratis pada situs resmi
Arduino.cc. File master tersedia dalam format .exe, yang bisa langsung
anda instal pada komputer Windows anda.
Persiapan
Pastikan kabel USB to Serial pada mikrokontroler Arduino Severino
terhubung. Pastikan power menyala dengan baik. Jika lampu indikator
pada mikrokontroler telah menyala maka mikrokontroler siap untuk diinput-
ti program.
9
4.2.2. Pemrograman
Pertama kali yang harus dilakukan adalah memasukan program berikut
ini.
Skrip diatas adalah perintah kepada RFID untuk melakukan pembacaan
Tag RFID. Data hasil pembacaan bisa dilihat dari serial monitor program
IDE Arduino. Data inilah yang akan menjadi falidasi saat pemilik rumah
ingin membuka kunci. Berikut adalah hasil screenshoot hasil pembacaan
RFID yang dilihat dari monitoring mikrokontroler.
Tahap selanjutnya adalah inisialisasi RFID dan memasukan id card pada
program Arduino IDE.
Skrip di bawah ini juga mendeklarasikan variabel-variabel
dengan tipe data tertentu pada port Arduino.
10
Secara garis besar, skrip diatas digunakan untuk menempatkan
port-port mikrokontroler pada fungsinya. Sebagai contoh “const int
ServoPin = 7”, berarti data servo berada pada port 7 Arduino.
Tahapan selanjutnya adalah memasukan fungsi setup, fungsi
yang digunakan untuk menyatakan fungsi yang akan dijalankan pertama
kali, dan berisi kode-kode untuk kepentingan inisialisasi.
Setelah menentukan port yang digunakan, tahapan selanjutnya
adalah melakukan perulangan program dengan block fungsi program void-
loop(). Fungsi yang secara otomatis dijalankan oleh arduino setelah fungsi
setup().
Selanjutnya perintah untuk falidasi tag RFID agar dikenali oleh
mikrokontroler. Mikrokontroler yang mengenali tag RFID akan mengaktifkan
motor servo untuk membuka kunci. Skrip dibawah juga digunakan untuk
mengatur nyala lampu RGB yang berfungsi sebagai lampu indikator.
11
Tahapan selanjutnya adalah mengatur fungsi tombol buka-tutup
yang digunakan untuk membuka pintu saat pemilik berada didalam
ruangan.
Terdapat 2 fungsi dalam skrip program diatas, fungsi OpenPin() dan
fingsu ClosePin(). Fungsi tersebut adalah sebuah intruksi yang dimasukan
untuk melakukan pembukaan kunci dengan tombol buka-tutup. Perhatikan
juga untuk skrip “digitalWrite (GreenPin, HIGH)”, skrip tersebut memiliki
fungsi untuk menyalakan lampu led RGB saat skrip tersebut dieksekusi.
4.2.3. Uji Coba Hardware dan Keterangan
Berikut ini adalah tahapan dimana dilakukan pengujian hardware yang
telah selesai diprogram. Pengujian dilakukan berdasarkan kerjanya
hardware.
12
4.2.3.1. Uji Coba Tag RFID
Berikut ini adalah uji coba saat Tag RFID didekatkan pada
reader RFID.
Gambar Uji Coba Tag RFID
Keterangan :
Perhatikan nyala lampu Led RGB yang menyala hijau saat Tag
RFID didekatkan pada reader RFID. Fungsi ini merupakan penggalan
skrip dari fungsi valid-crad (), yakni jika id tag card sesuai dengan id
pada program maka program valid-card() akan dieksekusi untuk
menggerakan motor servo ke drajat 60, dan lampu led RGB menyala
hijau. Hal ini berarti motor servo dalam keadaan membuka kunci.
Keadaan ini akan bertahan selama 4 detik sampai motor servo
bergerak untuk megunci pintu. Fungi ini juga terdapat dalam fungsi
valid-crad(). Setelah motor servo kembali ke keadaan semula maka
sistem kembali dalam keadaan stand-by, yakni menunggu inputan
untuk melakukan eksekusi.
13
4.2.3.2. Uji Coba Tombol Buka
Berikut ini adalah pengunjian tombol buka.
Gambar Uji Coba Tombol Buka
Keterangan :
Perhatikan lampu Led RGB yang juga menyala hijau saat tombol
buka ditekan. Hal ini juga berarti bahwa motor servo dalam keadaan
membuka kunci. Fungsi ini terdapat dalam fungsi OpenPin(). Fungsi
dari skrip ini adalah jika tombol menerima inputan maka motor servo
bergerak menuju drajat 60 , dan lampu led RGB nyala hijau. Keadaan
ini akan bertahan hingga tombol tutup ditekan, atau reader RFID
menerima inputan data tag RFID.
4.2.3.3. Uji Coba Tombol Tutup
Berikut uji coba saat tombol tutup ditekan:
Gambar Uji Coba Tombol Tutup
14
Keterangan :
Saat tombol tutup ditekan lampu Led RGB menyala merah, hal
ini berarti jika motor servo kembali ke keadaan semula sehingga
mengunci pintu. Fungsi ini merupakan intruksi yang ada pada skrip
program fungsi ClosePin(). Perhatikan slot kunci yang berada
dibawah lampu indikator.
4.2.3.4. Uji Coba Jarak Pembacaan RFID
Tabel 4.1 Uji Coba Jarak Pembacaan RFID
JARAK (cm) PEMBACAAN RFID
0 OK
1 OK
2 OK
3 OK
4 Tidak Terdeteksi
5 Tidak Terdeteksi
Data tersebut didapatkan setelah melakukan uji coba
pembacaan RFID dengan mendekatkan tag RFID pada reader RFID.
Tag RFID tidak terdeteksi diatas jarak 3 cm.
5. Penutup
5.1. Kesimpulan
Sebuah hardware yang dimaksudkan untuk meningkatkan keamanan
pintu dapat dikatakan telah terwujud. Gagasan hardware ini tercipta dikarenakan
lemahnya tingkat keamanan pada kunci biasa. Berikut adalah beberapa poin
kesimpulan dari dibuatnya hardware ini :
1. RFID berjalan dengan baik ketika menerima inputan data tag dan
menterjemahkan data tag RFID.
2. Radius pembacaan RFID RC522 berkisar dari 0 cm hingga 3cm,
terbukti dari uji coba pada bab sebelumnya.
3. Hardware Arduino Severino dapat berjalan dengan baik saat menerima
dan mengeksekusi program.
4. Motor servo bergerak dengan baik dan benar sesuai pada program.
15
5.2. Saran
Tidak dipungkiri bahwa masih ada beberapa kekurangan dari hardware
pengaman ruang yang telah dibuat. Kekurangan inilah yang bisa disempurnakan
pada kesempatan yang akan datang. Berikut adalah beberapa poin yang dapat
dikembangkan :
1. Pengembangan dapat dilakukan pada sistem pengenalan, yakni RFID.
Sistem ini dapat diganti dengan sistem pengenalan yang lain, sebagai
contoh pengenal sidik jari, pengenal pupil mata, dsb.
2. Inovasi semacam ini juga dapat diterapkan pada pintu gerbang yang
terbuka secara horisontal, dengan menambahkan motor servo yang
lebih kuat agar mampu menarik gerbang tersebut.
16
DAFTAR PUSTAKA
Dian Artanto, ”Interaksi Arduino dan labVIEW”. Elex Media
Komputindo.Jakarta.2012.
Banzi Massimo. 2011. Getting Started whit Arduino. Sebastopol: O’Reilly Media, Inc.
Bartmann, Erik. 2011. Die Elektronische Welt mit ArduinoEntdecken. Sebastopol :
O’Reilly Media, Icn.
Karvinen, Kimmo; & Karvinen, Tero. 2012. Make a Mind – Controlled Arduino Robot.
Sebastopol : O’Reilly Media, Inc.
Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa
C pada Win AVR “ Penerbit Informatika Bandung.
Steven F. Barrett “Arduino Microcontroller : Processing for Everyone! Second Edition”