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. 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 1
microcomputer”.
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 2
oleh pabrik pembuatannya”.
1
Dian Artanto,”Interaksi Arduino dan labVIEW”.Elex Media Komputindo.Jakarta.2012.Hal.1 Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada Win AVR “ Penerbit Informatika Bandung
2
1
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 1. Sistem ini menggunakan mediaelektronik sebagai interface pengidentifikasian user, sehingga lebih aman Strengths (Kekuatan)
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 =
2
tag RFID).
3. Tidak
seperti
kunci/gembok
sistem
ini
Weaknesses
membutuhkan beberapa komponen elektronik
(Kelemahan)
yang pastinya lebih mahal.
4. Keamanan
yang
kunci/gembok,
lebih
karena
mengetahui sistem
Opportunities
baik belum
dibandingkan banyak
yang
RFID, jikapun tahu hal
pembobolan masih sangat sulit dilakukan karena
(Peluang)
sistem kunci (tag RFID) memiliki kode-kode yang sulit dibaca dan ditiru.
5. Satu-satunya Threats (Ancaman)
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
3
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.
4
Flow Chart Sistem Relay
Gambar Flow Chart Sistem Relay Flow Chart Sistem RFID
Gambar Sistem RFID
5
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
6
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
7
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 diinputti program.
8
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.
9
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 voidloop(). 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.
10
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.
11
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.
12
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
13
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.
14
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.
15
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
16
Edition”
