RANCANG BANGUN ALAT PRESENSI PORTABLE DENGAN MENGGUNAKAN RFID-20
Bravel Henri Almawijaya S.1, Eru Puspita2, Rusminto Tjatur Widodo2 1 Penulis, Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS 2 Dosen Pembimbing, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Electronics Engineering Polytechnic Institute of Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA email :
[email protected]
Abstrak— Dalam suatu lembaga atau instansi dibutuhkan data yang diperlukan untuk menunjukkan kualitas dari pegawai yang bekerja di dalamnya. Salah satu parameter untuk menentukan kualitas kerja adalah kehadiran pegawai atau pekerja tersebut. Dalam mendapatkan data-data tersebut maka suatu instansi atau lembaga membuat daftar monitoring yang disebut presentsi. Sehingga presentsi tidak pernah lepas dari suatu instansi atau lembaga untuk mendapatkan suatu kualitas yang diharapkan. Pada proyek akhir ini alat presentsi portable dapat membatu suatu instansi dalam mendapatkan data kehadiran anggota secara otomatis yaitu dilengkapi dengan rider RFID20 dan tag RFID sebagai pemancar radio frekuensi pasif yang kemudian dikontrol menggunakan mikrokontroler dan penyimpanan data sementara. Alat presentsi portable ini dapat memudahkan cara pendataan karena bentuknya yang minimalis dan dapat dibawah kemana saja. Selain itu alat ini dapat menyimpan sejumlah data dalam waktu yang cukup lama karena dilengkapi dengan memory penyimpan data. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perencanaan. Disini peranan dari rider sangat penting yang dapat mempengaruhi tingkat keberhasilan dari sistem secara keseluruhan. Tingkat keberhasilan yang dicapai sistem secara keseluruhan, yaitu sistem setelah dilakukan integrasi antara software dan hardware adalah sebesar 80%.
industri, dan lain sebagainya. Dan model alat yang sekarang ini banyak dijumpai berupa alat manual yang menggunakan lembaran kertas atau kartu yang diisi menggunakan alat tulis biasa. Seiring dengan perkembangan teknologi berbasis mikrokontroller, banyak hal yang mulai beralih dari hal yang manual menjadi lebih canggih dan otomatis. Otomatisasi ini menggunakan perangkat teknologi yang seharusnya mempermudah manusia melakukan pekerjaannya agar lebih efektif dan efisien, termasuk dalam merekap daftar kehadiaran pegawai atau anggota dalam suatu instansi. Otomatisasi ini menjadi penting karena tingkat jumlah anggota dalam suatu instansi terus mengalami pertambahan dan dalam mengoreksi daftar hadir diperlukan waktu yang tidak lama. Kebutuhan akan otomatisasi dalam mengoreksi daftar hadir dimunculkan pada alat absensi portable dengan menggunakan RFid, yaitu suatu alat ringan dan minimalis namun dapat menyimpan banyak data dan dapat mengakses data tesebut melalui tag id personal yang dibaca oleh RFid20 pada alat ini sebagai laporan daftar hadir anggota yang kemudian disimpan kembali untuk perekapan setelah semua aktivitas presensi terlaksana. Dasar Teori Pemanfaatan RFID sebagai sensor yang memakai prinsip gelombang elektromagnet memiliki banyak keunggulan dalam teknologi identifikasi. RFID atau Radio Frequency Identification merupakan suatu teknik identifikasi obyek yang dilakukan dengan menggunakan pancaran gelombang radio. Modul RFID akan memancarkan frekwensi ke kartu ataupun gantungan kunci (key chain) yang dalam hal ini berfungsi sebagai transponder. Frekwensi
Kata kunci : RFID-20, EEPROM, Serial Server Pendahuluan Alat presensi merupakan benda yang penting di banyak instansi untuk melakukan pemantauan terhadap kehadiran anggotanya. Alat ini sering dijumpai di sekolah, di dunia
1
tersebut akan menimbulkan radiasi energi yang diubah menjadi sumber daya listrik yang akan memberikan tegangan pada rangkaian pemancar pada bagian transponder untuk memancarkan kembali identifikasinya ke Modul RFID.
dengan kapasitas 256 Kbit atau 32 Kbyte yang mendukung kerja dari alat yang akan dibangun. Untuk dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler maka diperlukan komunikasi I2C.
Gambar 3. EEPROM AT24C256 Gambar 1.Teknik RFID Fitur EEPROM AT24C256 Sinyal yang masuk ke modul atau reader RFID akan diproses di mikrokontroler Atmega162 yang dikomunikasikan serial dengan RFID. Pemerosesan yang dimaksud adalah pengenalan sinyal tersebut untuk mengambil data yang telah tersimpan di EEPROM yang telah diatur dalam pemograman sebelumnya guna dijadikan data presensi yang ditampilkan pada LCD dan disimpana pada EEPROM lain yang dapat di-upload oleh PC. Mikrokontroller yang digunakan pada karya ini adalah ATmega 162 yang memiliki 40 pin. Spesifikasi dari mikrokontroller tersebut yaitu: 1 Kbyte SRAM 512 byte EEPROM 8 channel 10-bit AD converter Memiliki 4 port serial, 2 Tx dan 2 Rx
Data yang tersimpan tidak hanya menyangkut data yang diambil dari EEPROM satu ke EEPROM lain sesuai permintaan tag RFID tetapi juga waktu (tanggal, bulan, tahun, jam dan menit) yang ter-update dari RTC DS1307 yang dihubungkan dengan komunikasi I2C dengan mikrokontroler. Keuntungan utama adalah bahwa RTC memiliki sistem cadangan baterai yang menjaga jam pemberi pewaktuan berjalan bahkan jika terjadi kegagalan daya. Sebuah arus yang sangat kecil dibutuhkan untuk menjaga RTC hidup. Hal ini pada kebanyakan kasus disediakan oleh sel lithium koin miniatur 3v. Jadi, bahkan jika sistem tertanam dengan RTC dimatikan modul RTC sudah habis dan berjalan dengan sel cadangan.
Gambar 2. Pinout Atmega162 Alasan pemilihan ATmega162 adalah 4 buah port serial yang terdapat di dalamnya, sehingga berguna untuk hubungan serial RFID ± mikrokontroller - PC. Sedangkan 2 memori digunakan untuk menyimpan data yang akan diambil dari EEPROM yang satu dan EEPROM yang lain dugunakan untuk menyimpan data yang diproses pada mikrokontroler setelah pemanggilan oleh RFID. EEPROM yang digunakan adalah EEPROM AT24C256 yang memiliki kemampuan penyimpanan maksimal selama 40 tahun
Gambar 4. Komunikasi I2C antara RTC dan AVR mikrokontroler
2
Dihubungkan secara serial dengan mikrokontroler Atmega162. Alat ini akan digunakan sebagai sensor yang menangkap sinyal dari tag RFID yang merupakan akses untuk pengaktifan alat dan pengolahan data.
PERENCANAAN SISTEM
1. Metode Kontrol
• RTC
Melalui pemograman pada mikrokontroler dapat dilakukan pengaturan penyimpanan dan pengambilan data pada memory (EEPROM) yang merupakan bagian penting dari alat ini. Langkah awal untuk perancangan alat ini adalah pembuatan hardware yang menjadikan mikrokontroler sebagai otak sistem, memori sebagai pendukung tambahan dari mikrokontroler dan beberapa alat penting yang diinterfacing dengan mikrokontroler. Perancangan selanjutnya setelah perancangan hardware adalah sistem manajemen data yang perlu disusun dengan mempertimbangkan pemetaan memori yang digunakan. Pada bagian ini ada beberapa hal yang akan menjadi bahan perhatian untuk mengefektifkan memori yang digunakan. Pertama, perlu menentukan cara pengelompokan mahasiswa berdasarkan kelas dan matakuliah yang diikuti, dalam hal ini sudah direncanakan pengelompokan tersebut disusun berdasarkan dosen pengajar yang sudah teregistrasi terlebih dahulu, yaitu mentukan ID, nama dan kelas yang diajar. Selanjutnya memasukkan data mahasiswa secara lengkap pada dosen pengajar menurut mata kuliah yang diikuti. Semua data tersebut diprogram dan dijalankan pada mikrokontroler dan data tersebut disimpan pada memori yang telah dipetakan terlebih dahulu. Data-data ini akan digunakan untuk mengenali tag RFid yang didekatkan pada reader RFid kemudian informasi tersebut diolah oleh mikrokontroler dan semua data yang ter-update akan disimpan ke memory (EEPROM) yang lain yang dapat terkoneksi dengan PC saat melakukan upload.
Dihubungkan dengan komunikasi I2C dengan mikrokontroler Atmega162. Alat ini merupakan chip untuk menentukan pewaktuan pada sistem. • LCD 16x2 Akan menampilkan keluaran yang telah diperintahkan melalui program pada mikrokontroler Atmega162. • EEPROM AT24C256 Dihubungkan dengan komunikasi I2C dengan mikrokontroler Atmega162. Pemilihan EEPROM AT24C256 ialah memiliki batas waktu penyimpanan yang lama yaitu maksimal 40 tahun berdasarkan datasheet dan ukuran penyimpanan yang cukup memadai yaitu 64-byte. • RS232 Sebagai penghubung komunikasi serial antara personal computer (PC) dengan mikrokontroler Atmega162
i.
Blok Diagram
TAG
Battery sistem
RFI D
DISPLA Y LCD
MIKROKONTRO LER
PC
a. Pembuatan Perangkat Keras Pada perangkat keras akan digunakan mikrokontroler ATmega 162 sebagai otak dari sistem ini. Dipilihnya mikrokontroller ini disebabkan oleh benyaknya jalur interface dengan komponen lain dan komunikasi yang mudah dilakukan dengan pemograman bahasa C. Alasan lain pemilihan ATmega162 adalah 4 buah port serial yang terdapat di dalamnya, sehingga berguna untuk hubungan serial RFID ± mikrokontroller – PC. Komponen-komponen yang dihubungkan dengan mikrokontroller ATmega162 adalah sebagai berikut:
BATTE RY BACKU
RTC memory
Gambar 5. Blok Diagram Sistem
ii.
Perancangan Sistem Mikrokontroler
perancangan sistem mikrokontroler. Dimana terdapat 2 input yang terdiri dari masukan RFID dan I2C peripheral dan terdapat output berupa data waktu, tanggal dan nomor kode tag RFID yang keluar ke personal computer (PC) melalui
• Sensor RFid
3
RS232 yang terkoneksi dengan MAX232 dan keluar ke LCD pada port C. Dalam perencanaan masukan dan keluaran secara detail seperti berikut pada Tabel 1. Tabel 1. Port masukan dan keluaran mikrokontroler
No 1
Port PORTA.0 PORTA.1
Fungsi Masukan I2C peripheral yang terdiri dari RTC DS1307 dan EEPROM AT24C01/256
Keterangan Masukan berupa alamat dan data (SDA) dan juga clock (SCL) ke mikrokontroler
2
PORTB.2 PORTB.3
MAX 232 yaitu komunikasi serial dengan USART1
Tempat untuk menyalurakan data yang akan diakses oleh PC melalui RS232 sebagai konektornya
3
PORTC
Interface ke LCD
Menampilkan karakter
4
PORTD.0 PORTD.1
RFID yaitu komunikasi serial dengan USART0
Masukan berupa kode ASCII yang dapat diterjemahkan sebagai nomor untuk mengidentifikasi sesuatu.
Gambar 7. Pengintegrasian Rangkaian pada Board
b. Pembuatan Perangkat Lunak Algoritma dari alat yang akan dibangun ini yaitu absensi portable dengan menggunakan RFID-20 dimulai dari pembacaan tag RFID milik orang yang berhak mengakses alat ini terlebih dahulu (dosen/pengajar/pimpinan) dan yang kemudian (mahasiswa/anggota). Tag RFID ini akan dibaca oleh reader RFID yang terpasang dalam kotak alat absensi portable. Apabila tag RFID tidak dikenali maka sistem tidak akan bekerja, namun bila tag RFID tersebut dikenali maka sistem akan bekerja dan siap untuk menjalankan instruksi selanjutnya. Dalam perncanaan alat absensi ini tag dari pengajar atau pimpinan berkuasa untuk mengakses alat terlebih dahulu. Saat tag tersebut dikenali oleh reader RFID maka informasi akan dikirimkan ke mikroprosesor Atmega162 dan di waktu yang hampir bersamaan RTC akan mengirim waktu (tanggal, bulan, tahun, jam dan menit) pengaksesan tersebut ke mikrokontroler setelah RTC menerima sinyal aktif dari mikroprosesor itu sendiri, setelah itu barulah LCD menampilkan nama dan nomor identitas dari pengajar tersebut beserta dengan waktu yang dikirim oleh RTC. Selanjutnya data tersebut akan disimpan pada EEPROM AT24C256 dan LCD akan menampilkan menu berikutnya secara otomatis yaitu pemilihan ruangan kelas atau laboratorium, pemilihan tersebut dapat dilakukan dengan mendekatkan tag RFID pada alat absensi. Setelah penentuan ruangan yang digunakan akan muncul pada LCD menu untuk pemilihan kelas yang akan dipimpin, caranya sama dengan pemilihan pada ruang kelas, setelah pemilihan kelas maka akan muncul menu untuk memilih mata kuliah atau pelajaran apa yang akan diberikan. Setelah semuanya berjalan barulah mahasiswa atau anggota melakukan pengisian daftar hadir dengan menggunakan tag mereka
iii. Pembuatan Sitem Terintegrasi Seluruh rangkaian dapat dibangun dalam satu board. Dengan menggunakan EAGLE 5.10.0 professional maka dibuatlah skematik board system untuk menghubungkan piranti atau komponen satu dengan yang lainnya.
Gambar 6. Board Rangkaian Secara Menyeluruh
4
masing-masing. Penutupan absensi dilakukan oleh pengajar yang membuka absensi ini. Hal tersebut harus dilakukan agar dapat digunakan oleh pengajar yang lain. Setiap langkah pengaksesan alat ini merupakan data yang akan disimpan di EEPROM dan ditampilkan pada layar LCD. Untuk membangun alat presensi portable dengan menggunakan RFID-20 maka digunakan beberapa aplikasi untuk memogram alat ini, antara lain: Gambar 9. Tampilan layar LCD saat tag didekatkan pada RFID-20
i. Code Vision AVR
i. Pengujian jarak pembacaan tag terhadap RFID
Pada perancangan lunak disini yaitu berisi tentang algoritma pemrograman dari sistem presensi portable dengan menggunakan RFID-20. Dalam pembuatan perangkat lunak / program dalam mikrokontroler menggunakan CodeVisionAVR C Compiler. Selanjutnya program akan disimpan dalam memori data dan memori program.
reader Pengujian dibagi menjadi dua tahap yaitu dengan memposisikan tag secara horizontal dengan RFID reader dan memposisikan vertikal terhadap RFID reader. Pada pengujian ini digunakan RFID-20 reader dengan tag RFID EK4001 yang mempunyai ID 410069B2ED77. Dari hasil pengujian pembacaan tag pada posisi horizontal dan vertikal yang diperoleh dapat disajikan seperti pada gambar 10.
ii. Visual Basic 6.0 Untuk memberikan tampilan dari data yang diambil dari alat presensi portable dengan komunikasi serial ke PC, agar terlihat menarik dan data tersebut dapat diakses ke dalam data base maka digunakan VB6.0 sebagai perancangnya.
iii. My SQL Untuk membuat data base yang merupakan tempat registrasi untuk menerjemahkan data-data menjadi bentuk tertentu maka my SQL yang diformat menggunakan Firefox pada localhost, Gambar 10. Grafik perbandingan hasil pengujian pembacaan tag pada posisi horizontal dan vertical
PENGUJIAN DAN ANALISA Berdasarkan grafik di atas untuk mendapatkan jarak pembacaan paling maksimal dilakukan pembacaan pada posisi RFID tag horizontal atau sejajar dengan permukaan RFID reader
A. Pengujian RFID-20 RFID-20 akan aktif pada saat tag RFID didekatkan ke reader, pada saat itu buzzer akan berbunyi dan LED akan menyala yang menandakan reader telah berhasil membaca tag dan mengirim data ke mikrokontroler dan dapat ditampilkan pada layar LCD.
ii. Pengujian Pembacaan RFID-20 reader berdasarkan
posisi Pengujian pembacaaan RFID-20 reader dilakukan dengan cara berulang-ulang dari berbagai posisi (depan, samping dan belakang) untuk mengetahui posisi terbaik untuk melakukan identifikasi. Pada pengujian ini digunakan RFID-20 reader dengan tag RFID EK4001 yang mempunyai ID 410069B2ED77. Dari hasil pengujian pembacaan tag pada posisi yang diperoleh dapat disajikan seperti pada gambar 11
Gambar 8. LED menyala saat tag didekatkan pada RFID-20 reader
5
untuk mengetahui apakah pewaktuan pada RTC dapat tetap berjalan dan bersifat berkesinambungan sekalipun system dalam keadaan mati atau tidak aktif.
Gambar 11. Grafik perbandingan pembacaan tag dari berbagai posisi
Berdasarkan grafik di atas untuk mendapatkan jarak pembacaan paling maksimal dilakukan pembacaan pada posisi tag RFID dari depan dan sangat sulit melakukan identifikasi dari samping yang memiliki jarak baca yang pendek
Gambar 13. Tampilan waktu, hari dan tanggal yang update dan tampil pada layar LCD
Waktu tidak tereset melainkan tetap berjalan sekalipun system dalam keadaan mati atau tidak sedang bekerja. Dalam pengujian ini RTC berfungsi dengan baik dan dapat memberikan pewaktuan yang tepat kepada system khususnya saat melakukan pengambilan data ketika tag didekatkan pada RFID-20 reader
iii. Pengujian Sensivitas Pembacaan RFID-20 reader Pengujian sensitifias pembacaan RFID reader dilakukan dengan meletakkan penghalang antara RFID reader dengan tags RFID pada saat proses pembacaan. Penghalang yang digunakan terbuat dari material plastik, kertas, kain dan besi. Selain itu juga dilakukan perubaan jarak pembacaan tags RFID. Hasil pengujian jarak maksimal sensitifitas RFID reader untuk masingmasing penghalang disajikan seperti pada grafik gambar 12.
C. Pengujian EEPROM AT24C256 Pada pengujian kali ini yaitu pengujian penyimpanan dengan menggunakan EEPROM AT 24C256. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah EEPROM dapat tetap berjalan dan bersifat menyimpan sekalipun system dalam keadaan mati atau tidak aktif
\ Gambar 14. Tampilan data EEPROM pada hyperterminal Gambar 12. Grafik jarak pembacaan RFID reader pada berbagai penghalang
Data tidak hilang melainkan tetap berjalan sekalipun system dalam keadaan mati atau tidak sedang bekerja. Dalam pengujian ini EEPROM berfungsi dengan baik dan dapat menyimpan data dengan baik kepada system khususnya saat melakukan pengambilan data ketika tag didekatkan pada RFID-20 reader dan pengeluaran data saat diupload oleh PC.
Berdasarkan hasil pengujian dapat dikatakan bahwa jenis material penghalang mempengaruhi radius pembacaan reader karena menghalangi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh reader. Jarak maksimal sensitifitas RFID reader pada kondisi tanpa halangan sekitar 7,9 cm, penghalang plastik 7,5 cm, kertas 7,3 cm, kain 7,0 cm, tangan 7.6 cm, dan penghalang berbahan besi 4,0 cm
D. Pengujian Sistem Terintegritas Pada system terintegrasi antara rangkaian satu dengan rangkaian yang lain, alat sudah dapat berfungsi untuk membaca tag RFID diolah pada mikrokontroler dan memerintahkan EERPOM untuk menulis data tersebut
B. Pengujian RTC DS1307 Pada pengujian kali ini yaitu pengujian pewaktuan dengan menggunakan RTC DS1307. Pengujian ini bertujuan
6
padanya. Sekarang data berupa waktu enam digit yaitu 2 digit jam, 2 digit menit, 2digit detik. Berupa tanggal enam digit yaitu 2 digit tanggal, 2 digit bulan, 2 digit tahun. Dan berupa data ASCII berjumlah 12 digit. Untuk data waktu dan tanggal data berupa integer heksadesimal sedangkan untuk kode RFID berupa karakter. Data RFID dapat langsung diambil atau dibaca mikro untuk dikirim ke server pada PC melalui komunikasi serial karena datanya berupa data karakter sedangkan untuk data waktu dan tanggal data tersebut harus dikonversi kedalam bentuk karakter dengan cara bagi data dengan angka 10 kemudian ambil angka tersebut, untuk angka kedua ambil dengan cara modulus sepuluh yaitu hasil sisa dari pembagian sepuluh tadi. Setelah data telah berbentuk karakter seluruhnya maka data dapat dikirimkan melalui komunikasi serial pada server dalam bentuk tampilan VB 6.0 yang telah didukung dengan database My SQL pada firefox. Data awalnya akan ditampilkan sepenuhnya sepanjang 24 karakter setelah melakukan perintah upload. Untuk menerjemahkannya kedalam kolom tanggal, waktu, identitas lakukan upload pada tombol lain di bagian bawah sehingga data terkirim ke database dan dikembalikan ke tampilan VB 6.0. Tampilan VB 6.0 dapat dilihat pada gambar 15 untuk mengaktifkannya pilih COM yang sudah terkonfigurasi pada laptop untuk melakukan komunikasi serial. Setelah port yang diplih tepat pilih kolom boudrate sebesar 9600 kemudian tekan connect
Sedangkan untuk pendukung dari VB 6.0 dengan data dasar pada My SQL dapat dilihat pada gambar 16
Gambar 16. database pada My SQL Firefox
KESIMPULAN Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: • RFID-20 reader akan membaca tag RFID dengan pancaran gelombang yang sesuai yaitu 125KHz. • RFID-20 reader dapat bekerja biasa tanpa memerlukan program atau coding tertentu, hanya membutuhkan tegangan input kurang lebih 5 volt. • Data pada system yang berupa waktu, tanggal dan kode tag RFID dapat disimpan pada EEPROM dengan menggunakan komunikasi I2C dengan perinta write • Data pada EEPROM dapat diakses oleh PC melalui komunikasi I2C menuju mikrokontroler dan dengan komunikasi serian antara PC dan mikrokontroler.
DAFTAR PUSTAKA
1.
www.atmel.com, diakses pada tanggal: 5 Desember 2010, jam 10pm
2.
Winoto,A.(2008). Mikrokontroler AVR Atmega 8/32/16/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung: Informatika
Gambar 15. Tampilan baca data melalui VB 6.0
7
3.
Hadi,C.(2003). Memahami Struktur dan Elemen Pada Bahasa Pemograman. www.ilmukomputer.com
4.
www.delta-electronic.com, diakses pada tanggal: 17 Desember 2010, pukul 8pm
5.
www.robotindonesia.com, diakses pada tanggal 8 Januari 2011, pukul 6pm
6.
www.deltakits-sby.com, diakses pada tanggal 14 Januari 2011, pukul 3pm
7.
Finkenzeller, Klaus, ”Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification 2nd Edition”, John Wiley and Sons Ltd, 2003. 8. Goldburg, Joseph, “Adilam Eval-RFID”, Adilam Electronic, 2005. 9. Daniel M. Dobkin , “The RF in RFID: physical layer operation of passive, UHF tags and readers”, Elsevier, 2007. 10. Lestari, Hesty, “Perancangan Sistem Absensi Dengan Rfid Menggunakan Custom Rfid Reader”, Fakultas Teknik Dan Ilmu Komputer Unikom, 2009
8
