PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM PEMANFAATAN METODE MANCHESTER PADA SISTEM PENGUNCI PINTU OTOMATIS
BIDANG KEGIATAN: PKM-AI
Diusulkan Oleh: Aloysius Alfa Adji Putra
NIM 08.41020.0036 Angkatan 2008
Sendy Kurniawan
NIM 08.41020.0028 Angkatan 2008
Samuel
NIM 09.41020.0003 Angkatan 2009
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA & KOMPUTER SURABAYA 2012
1. Judul Kegiatan
: Pemanfaatan Metode Manchester Pada Sistem Pengunci Pintu Otomatis 2. Bidang Kegiatan : ( √ ) PKM-AI ( ) PKM-GT 3. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap b. NIM c. Jurusan d. Universitas e. Alamat Rumah dan No Tel./HP f. Alamat Email 4. Anggota Pelaksana Kegiatan 5. Dosen Pendamping a. Nama Lengkap dan Gelar b. NIDN c. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Aloysius Alfa Adji Putra : 08.41020.0036 : S1 Sistem Komputer : STIKOM Surabaya : Jl.Lontar I/48, Surabaya /HP. 085648887628 :
[email protected] : 2 orang : Harianto, S.Kom, M.Eng : 0722087701 : Taruna VIIIc/Kav 281 Wage, Sidoarjo / 088803702264
Surabaya, 29 Febuari 2012 Menyetujui Ketua Program Studi
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Anjik Sukmaaji, S.Kom., M.Eng) NIP. 0731057301
(Aloysius Alfa Adji Putra) NIM. 08.41020.0036
Pembantu Ketua III Bidang Kemahasiswaan & Alumni
Dosen Pendamping
(Dr. Bambang Hariadi, M.Pd) NIP. 0719106401
(Harianto, S.Kom, M.Eng) NIP. 0722087701
ii
Surat Pernyataan Sumber Tulisan PKM-AI Saya yang menandatangani surat pernyataan ini: - Nama : Aloysius Alfa Adji Putra - NIM : 08.41020.0036 1) Menyatakan bahwa PKM-AI yang saya tuliskan bersama anggota tim lainnya benar bersumber dari kegiatan yang telah dilakukan: - Kelompok Studi yang telah dilakukan oleh penulis bukan oleh pihak lain. - Topik Kegiatan Teknologi - Pada Tahun 2011 di STIKOM Surabaya. 2) Naskah ini belum pernah diterbitkan/dipublikasikan dalam bentuk prosiding maupun jurnal sebelumnya. Demikian Surat Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran tanpa paksaan pihak manapun juga untuk dapat digunakan sebagaimana mestinya. Surabaya, 29 Febuari 2012 Yang Membuat Pernyataan
Aloysius Alfa Adji Putra NIM. 08.41020.0036
Menyetujui Ketua Program Studi
Anjik Sukmaaji, S.Kom., M.Eng NIP. 0731057301
iii
1
Pemanfaatan Metode Manchester pada Sistem Pengunci Pintu Otomatis Aloysius Alfa, Sendy Kurniawan, Samuel Program Studi S1 Sistem Komputer, STMIK Surabaya ABSTRAK Perkembangan komunikasi berbasis nirkabel semakin dibutuhkan diberbagai aplikasi. Aplikasi penguncian pintu otomatis membutuhkan teknologi nirkabel dalam penerapannya. Modul nirkabel pada umumnya berukuran relatif besar dan memiliki harga yang mahal. Dengan menggunakan modul nirkabel RWS & TWS 434 dapat menyelesaikan permasalahan tersebut, namum modul ini hanya dapat mengirimkan data berupa gelombang digital persegi sehingga dibutuhkan suatu metode pengiriman data yang sesuai. Metode Manchester merupakan salah satu metode pengiriman data yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan hardware RWS & TWS tersebut. Dalam penerapannya dibutuhkan algoritma pengiriman dan penerimaan data pada penulisan program yang dibuat. Metode Manchester merupakan poin utama pada penelitian ini sehingga dibutuhkan analisa yang lebih mendalam lagi dalam penerapannya. Metode Manchester dapat dimanfaatkan pada sistem pengunci pintu otomatis berbasis nirkabel sehingga kedisiplinan dapat meningkat. Hasil yang diberikan dengan menggunakan Metode Manchester sangat baik karena metode ini dapat mengubah data digital menjadi gelombang digital persegi dan metode ini bekerja pada level tegangan yang sama dengan modul tersebut. Hasil pengujian sistem ini antara lain, (i) pengiriman yang terbaik adalah dengan melakukan pengiriman minimal sebanyak 2 kali pada sekali perintah, (ii) waktu respon rata-rata pengiriman sebesar 3,71 detik, dan (iii) jarak maksimal yang dapat diraih dari pengirim ke penerima adalah 16,7 meter. Secara keseluruhan sistem dapat diterapkan pada pengujian pintu sesungguhnya. Kata Kunci: Manchester, Nirkabel, Mikrokontroler. ABSTRACT Development of wireless-based communications are increasingly required in many applications. Application of automatic door locking require wireless technology in its application. Wireless module in general are relatively large and has a great price. By using a wireless module RWS & TWS 434 can solve these problems, but this module can only send data in the form of a square wave is required so that a digital method of sending data as appropriate. Manchester is one method of data delivery methods appropriate to meet the needs of the hardware RWS & TWS. In practice the algorithm takes the sending and receiving data on the writing program created. Manchester method is the main point in this study that required a more detailed analysis in its application again. Manchester method can be used in the automatic door locking system based on wireless so that discipline can be improved Results provided by using method Man very good because this method can convert digital data into a digital square wave and this method works on the level of voltage that is similar to the module. Results of testing this system among other things, (i) the delivery of the best is to do a delivery at least twice at once orders,
2
(ii) the average response time is shipment of 3.71 seconds, and (iii) the maximum distance that can be achieved from the sender to the recipient was 16.7 feet. The overall system can be applied to test the real door. Keyword: Manchester, Wireless, Microcontroller PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah “Komunikasi nirkabel (wireless) adalah transfer informasi jarak jauh tanpa menggunakan konduktor listrik atau ‘kawat’” (Amrullah, 2011). Pada pembahasan kali ini akan menerapkan teknologi wireless/nirkabel tersebut pada aplikasi penguncian pintu otomatis di ruang kelas. Penguncian pintu kelas otomatis ini bermanfaat untuk membantu melaksanakan aturan Nol Menit di STMIK/STIKOM Surabaya agar budaya disiplin di STIKOM Surabaya dapat terwujud sesuai dengan harapan. Dalam pembuatan aplikasi penguncian pintu otomatis ini dibutuhkan sebuah hardware yang menyediakan fitur pengiriman data secara wireless. RWS dan TWS 434 merupakan salah satu modul wireless yang berbentuk kecil dan harganya sangat murah jika dibandingkan dengan modul wireless yang lainnya. Menurut Mario (2009) modul wireless ini tidak dapat berfungsi digunakan logika high ( 1 ) atau dengan logika low ( 0 ) secara langsung dengan menggunakan tombol, karena modul ini berfungsi jika diberi suatu gelombang persegi. Modul wireless ini dapat digunakan dengan sebuah IC (integrated circuit)Encoder dan Decoder seperti HT12E/D atau dengan menggunakan suatu teknik pengiriman data. Salah satu dari berbagai teknik pengiriman data yang sering digunakan dalam tansmisi data adalah metode Manchester. Dengan menggunakan metode ini maka pengiriman data diubah menjadi gelombang persegi, karena data asli nol akan menjadi pulsa high low dan logika satu menjadi pulsa low high. Metode Manchester ini membutuhkan bandwidth dua kali besar. Teknik Manchester ini telah di terapkan yang salah satunya terdapat pada jurnal yang ditulis oleh Liu Chen-Chung dan Yin-Tsung Chan (2011) yang berjudul “One-Time Collision Arbitration Algorithm In Radio-Frequency Identification Based On The Manchester Code”. Tujuan penggunaan Manchester code pada jurnal ini adalah untuk mendeteksi adanya tabrakan bit data. Hasil dari eksperimen dan analisis performa menunjukan bahwa dengan algoritma Manchester terdapat tiga keunggulan yaitu (i) mengurangi tabrakan data, serta waktu identifikasi tag lebih sederhana, (ii) dapat menyimpan identifikasi dari IDs (identification numbers), dan (iii) hasil dari bit yang dikirimkan oleh reader dan tags menjadi lebih sedikit jika dibandingkan dengan algoritma lain dalam identifikasi one-tag. Permasalahan yang ada yaitu bagaimana memanfaatkan metode Manchester pada alat pengunci pintu otomatis berbasis wireless. Dengan demikian pengiriman data menggunakan pulsa yang dihasilkan oleh pengkodean Manchester dapat digunakan untuk penguncian pintu otomatis dan akan meningkatkan kedisiplinan di kampus.
3
TUJUAN Penelitian ini dilakukan untuk memanfaatkan metode Manchester pada sistem pengunci pintu otomatis. METODE PENELITIAN Blok Diagram Penelitian yang dilakukan dapat dijelaskan dengan lebih baik melalui blok diagram seperti yang terlihat pada Gambar 1 dibawah ini :
Gambar 1. Blok Diagram Pada Gambar 1 dapat dikelompokkan menjadi dua bagian utama, yaitu bagian pemancar (blok atas) serta bagian penerima (blok bawah). 1. Bagian Pemancar terdiri atas sebuah komputer server, mikrokontroler serta modul pemancar Wireless. a. Komputer merupakan server yang digunakan untuk mengatur penjadwalan tiap-tiap kelas. Pada komputer digunakan sebuah program desktop yaitu dengan menggunakan software Visual Basic. Aplikasi yang dibuat ini digunakan untuk melakukan kontrol oleh penjaga serta digunakan untuk mengatur penjadwalan kelas. Komunikasi yang digunakan adalah komunikasi serial. b. Mikrokontroler digunakan untuk melakukan pengolahan data yang berasal dari komputer server sehingga dapat digunakan sebagai pengatur peralatan selanjutnya. c. Modul Wireless Transmitter merupakan sebuah modul radio frekuensi 433 Mhz yang dapat mengirimkan data secara Wireless sehingga data digital tadi dapat diubah menjadi gelombang radio. 2. Pada bagian penerima terdapat modul penerima Wireless, mikrokontroler, Tombol, Relay driver, serta Electric Door Lock yang berfungsi sebagai pengunci pintu. a. Modul Wireless Receiver berfungsi untuk menangkap gelombang radio (data analog) yang dikirimkan menjadi data digital.
4
b. Mikrokontroler melakukan decoding dengan metode Manchester. Data yang telah diterjemahkan diolah menjadi perintah-perintah yang digunakan untuk menginstruksikan kapan pintu harus terkunci dan terbuka. c. Tombol open berfungsi sebagai tombol yang digunakan saat ingin membuka pintu. Tombol ini hanya akan berfungsi saat flag pintu terbuka diberikan oleh mikrokontroler, yang menandakan bahwa penjadwalan memberi perintah agar pintu terbuka. d. Relay driver digunakan agar dapat memicu Electric Door Lock. Arus dan tegangan yang tidak sesuai pada mikrokontroler mengharuskan pemakaian relay driver. Relay driver ini memberikan kebutuhan arus dan tegangan yang sesuai pada Electric Door Lock. e. Modul Electric Door Lock berfungsi sebagai pengunci pintu secara automatis pada pintu. Electric Door Lock akan membuka disaat terdapat arus 1A dan tegangan 12V dan akan mengunci disaat tegangan bernilai 0V. Metode Manchester Metode NRZ (not return zero) tidak dapat digunakan pada modul wireless RWS dan TWS 434 karena metode ini tidak membangkitkan gelombang, sedangkan metode MLT-3 (multi level threshold) tidak dapat digunakan karena metode MLT-3 menggunakan 3 level tegangan, dimana modul tersebut hanya mendukung 2 level tegangan. Oleh karena itu pemilihan metode Manchester digunakan sebagai metode pengiriman data pada aplikasi dikarenakan alasan kebutuhan hardware. Pada penelitian kali ini digunakanlah aturan Manchester sesuai dengan IEEE (institute of electrical and electronics engineers). Proses decoding merupakan proses yang digunakan untuk mengembalikan data Manchester menjadi data asli pada sisi penerima. Proses sinkronisasi terjadi saat pertama kali program membaca keadaan data. Pada proses ini dilakukan sampel dan penghitungan rata-rata yang digunakan untuk mengetahui berapa banyak hitungan sampel pada kondisi high dan low (setengah gelombang Manchester). Satu data asli akan menjadi 1 gelombang data Manchester. Batas Data Asli
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
Data Manchester
Batas Data Asli Data Manchester
Gambar 2. Ilustrasi Decoding Sinkronisasi Algoritma yang peneliti gunakan harus memperhatikan perubahan data high ke low atau sebaliknya. Sehingga pada proses inisialisasi menggunakan gelombang yang stabil. Dengan demikian maka dapat dihitung berapa banyak jumlah ketukan dari setengah gelombang data Manchester tersebut. Jumlah ketukan setengah gelombang ini akan menjadi acuan dalam menentukan batas data.
5
Data Asli
0
0
0
0
Batas Head 1 0
1
0
0
0
0
0
0
Batas Head 1 1
1
0
0
Data Manchester
Data Asli Data Manchester
Gambar 3. Ilustrasi Decoding Mencapai Header Jika rata-rata hitungan telah diketahui maka saat hitungan data > (lebih besar) dari rata-rata maka pembacaan telah mencapai batas data. Perhatikan bahwa posisi pointer pembacaan saat ini berada tepat pada garis vertical dengan cetak tebal pada gambar 3. Dengan demikian batas header telah dapat diketahui sehingga proses pengambilan data dapat dimulai. Setelah mendapatkan posisi batas header maka proses berikutnya adalah pembacaan data. Proses pembacaan data merupakan proses yang digunakan untuk mengambil data asli. Proses pembacaan data diasumsikan terjadi 2 buah data yang berlainan yaitu data setelah header bernilai 0 dan data bernilai 1 (lihat Data1 pada gambar 4). Pada gambar dilihatkan 2 buah kemungkinan yang akan terjadi karena hal tersebut yang dapat diasumsikan akan terjadi pada kenyataannya. Batas Data Asli
0
0
1
Data1 Data2 0 1
0
0
0
0
0
2 siklus Data Sebenarnya = Kebalikan dari Data 2 Siklus Batas Data1 Data2 1 0 0 1 1 0 0
Data Manchester
Data Asli
0
Data Manchester 1siklus Data Sebenarnya = Lewati 1 siklus, Data
Gambar 4. Ilustrasi Decoding Satu Gelombang Saat data setelah header bernilai nol maka hasil hitungan untuk data berikutnya adalah 1 gelombang (lebih besar dari rata-rata) maka kebalikan data hitungan tersebut adalah data asli. Pada gambar 4 bagian atas terlihat bahwa data pembacaan high sehingga data sebenarnya adalah 0. Batas Data Asli
0
0
1
Data1 0
Data2 1
0
0
0
0
2 siklus Data Sebenarnya = Kebalikan dari Data 2 Siklus Batas Data1 Data2 0 0 1 1 1 0
0
Data Manchester
Data Asli
0
0
Data Manchester 1siklus Data Sebenarnya = Lewati 1 siklus, Data Siklus Berikutnya di Balik
Gambar 5. Ilustrasi Decoding Setengah Gelombang Namun disaat data berikutnya setelah header bernilai satu maka akan membentuk siklus setengah gelombang maka data siklus setengah gelombang pertama diabaikan dan kebalikan dari data siklus setengah gelombang berikutnya adalah data asli. Pada gambar 4 bagian bawah terlihat bahwa pembacaan terakhir adalah low sehingga nilai dari data aslinya adalah 1. Dengan demikian proses
6
pembacaan dapat dilakukan sesuai dengan metode Manchester pada umumnya. Proses pembacaan ini merupakan proses yang terpenting sehingga dibutuhkan ketelitian yang lebih mendalam. Demikianlah seterusnya hingga banyaknya pembacaan data yang diinginkan terpenuhi. Penerapan metode Manchester pada penelitian kali ini harus menggunakan metode seperti ini karena komunikasi yang digunakan adalah komunikasi bertipe asinkronus. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Secara Keseluruhan Pengujian secara keseluruhan dilakukan untuk menguji sistem dari awal hingga akhir. Pengujian dilakukan dengan melihat jarak terjauh yang dapat dibaca oleh wireless dan melakukan pengujian apakah wireless dapat diterapkan secara nyata. Hasil Pengujian Secara Keseluruhan Pengujian dilakukan sesuai dengan langkah-langkah pada prosedur pengujian yaitu dengan mempersiapkan komputer server beserta programnya dan rangkaian elektronika yang telah siap untuk digunakan. Gambar 6 merupakan gambar kondisi awal pada sisi penerima, dimana lampu 4 pada kedua penerima masih menyala (kondisi awal).
Gambar 6. Uji Awal Setelah seluruh komponen telah berfungsi dengan baik, maka melakukan pengujian pengiriman data yang secara otomatis dikirimkan oleh program Visual Basic setiap 50 detik. Untuk melihat keberhasilan pengiriman data, dapat dilihat melalui indikator lampu pada rangkaian. Gambar 7 memperlihatkan bahwa program telah memberi perintah untuk membuka salah satu pintu.
Gambar 7. Uji Menerima Data Pada pengujian di atas dapat melihat keberhasilan sistem dengan melakukan pengujian. Pengujian yang baik adalah dengan melakukan pengujian minimal sebanyak 30 kali. Sehingga untuk memperoleh fakta maka dilakukan pengujian sebanyak 30 kali dengan hasil seperti yang terlihat pada tabel 1 berikut ini. Pada tabel tersebut telah tertera persentase keberhasilan dari sistem ini.
7
Tabel 1 Pengujian Keberhasilan Sistem Pengujian Ke-
Status
Waktu Respon (Detik)
Pengujian Ke-
Status
Waktu Respon (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim
2.251 2.413 2.325 2.375 2.222 2.335 2.223 2.489 2.331 2.376 2.365 2.364 2.273 2.303 2.384
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim
2.375 2.323 10.914 11.026 10.214 10.361 10.456 2.509 2.273 2.154 2.385 2.417 2.382 2.166 2.378
Keterangan: Keakuratan pengiriman = 100% Rata-rata respon = 3,71206667 detik Pada tabel 1 terlihat bahwa pengiriman data pada pengujian ke-18 mengalami gangguan. Hal tersebut dikarenakan pembacaan dengan menggunakan algoritma sampling base decoding mengalami gangguan, namun algoritma ini telah memiliki kemampuan untuk memulihkan keadaan semula (recovery). Recovery yang dilakukan berhasil disaat pengujian ke-23. Dengan demikian algoritma ini dapat berfungsi dengan baik karena persentase keberhasilan mencapai 100% dan algoritma ini memiliki fitur untuk memperbaiki diri. KESIMPULAN Metode Manchester dapat memenuhi kebutuhan hardware (RLP & TLP 433) agar dapat berjalan dengan baik. Dengan demikian aplikasi penguncian pintu otomatis dapat diterapkan sesuai dengan kebutuhan. Penggunaan metode Manchester ini menitikberatkan pada pemrograman algoritma encoding dan juga decoding. Algoritma manchester encoding jauh lebih mudah jika dibandingkan dengan algoritma untuk melakukan decoding. Dari hasil pengujian diperoleh kesimpulan sebagai berikut, (i) pengiriman yang terbaik adalah dengan melakukan pengiriman minimal sebanyak 2 kali pada sekali perintah, (ii) waktu respon rata-rata pengiriman sebesar 3,71 detik, dan (iii) jarak maksimal yang dapat diraih dari pengirim ke penerima adalah 16,7 meter. Secara keseluruhan sistem dapat berjalan dengan baik, dari program Visual Basic hingga melakukan penguncian pada pintu miniatur. Pada implementasi secara nyatapun telah teruji jika diterapkan pada gedung kelas di STIKOM Surabaya maka aplikasi ini dapat diterapkan dikeadaan nyata.
8
DAFTAR PUSTAKA Ibrahim, Amrullah. 2010. Komunikasi Wireless. (Online) http://visilubai.wordpress.com/2010/04/27/komunikasi-Wireless/ [diakses 20 Mei 2011]. Liu Chen-Chung, Yin-Tsung Chan. 2011. One-Time Collision Arbitration Algorithm In Radio-Frequency Identification Based On The Manchester Code. Journal Paper, vol. 2, no. 2. Mario, Hendra. 2009. Perancangan Alat Ukur Suhu Jarak Jauh Dengan Memanfaatkan Frekuensi Radio 434Mhz Berbasis Mikrokontroler AT Mega 8535 Dengan Display LCD. Fakultas Teknik: Medan.
