DAFTAR SINGKATAN. Pemakaianpertama kali pada halaman LF Low Frequency 11 HF High Frequency

Transkripsi

1 DAFTAR SINGKATAN SINGKATAN Nama Pemakaianpertama kali pada halaman LF Low Frequency 11 HF High Frequency 11 UHF Ultra High Frequency 11 KHz Kilo hertz 11 MHz Megahertz 11 GHz Gigahertz 12 PWM Pulse Width Modulation 13 AC alternating curren 13 DC direct current 13 ICSP In Circuit Serial Programming 13 xiii

2 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembanganan Radio Frequency Identification (RFID) merupakan teknologi yang digunakan dalam suatu sistem identifikasi otomatis untuk pengenalan objek dan koleksi informasi. Dimana contoh penggunaannya terdapat pada Home Automation. Home automation itu sendiri merupakan beberapa kontrol sistem dari perangkat elektrik yang berada di dalam rumah. Penelitian ini mengacu pada studi kasus sebagai pemilik rumah yang ingin mengatur akses pada rumah yang di miliki. Dimana pemilik rumah ingin dapat mengatur jam malam untuk anak dan keluarga nya. Sehingga pemilik rumah bisa mengontrol siapa aja yang mengakses pintu rumah secara jarak jauh Untuk itu diperlukan sistem yang dapat mengatur waktu akses serta tetap menajamin keamanan rumah tersebut. Sistem ini menggunakan RFID Medium range sebagai pemindai untuk orang yang memiliki akses masuk dan meng-update status dari orang tersebut yang kemudian akan membuka kunci pintu yang dikontrol oleh Arduino uno secara otomatis, dan untuk membuka pintu dari dalam dapat menggunakan push button yang telah disambungkan dengan sistem kunci pintu otomatis. Dengan Menggunakan RFID Reader pada Mikrokontroler dan di hubungkan pada sebuah Solenoid dan Magnetic lock. Saat RFID Tag terbaca dengan RFID Reader. Maka Arduino akan mengirim pesan ke Solenoid dan Magnetic lock dan akan membuka kunci setelah reader melakukan auntentifikasi uniq key dan diterima oleh Mikrokontroler bahwa benar sudah terdaftar didalam database. Bila RFID Tag di gunakan di reader lain nya maka Reader tersebut tidak dapat melakukan autentikasi. Karerna reader dan tag akan di buat unik key yang berbeda. Jika terjadi anomaly atau gangguan maka di sediakan numerik keypad untuk memasukan password darurat untuk membuka pintu. 1

3 1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, permasalahan yang dapat diangkat pada Tugas Akhir ini ialah sebagai berikut: 1. Merancang suatu sistem pengamanan dari kunci konvensional menjadi menggunakan Solenoid door lock dan magnetik lock. 2. Bagaimana proses pengintegrasian RFID Tag dengan RFID Reader sebagai sistem kemananan nya? 3. Mengintegrasikan sistem pengunci pintu agar dapat terhubung dengan sub sistem lainnya. 4. Sistem dapat membatasi siapa saja yang dapat memasuki ruangan Tujuan Dengan merujuk pada rumusan masalah diatas, maka tujuan yang dibahas pada Tugas Akhir ini : 1. Membuat sebuah device pada pintu sehingga bisa mengunci dan membuka secara otomatis. 2. Menggerakkan Solenoid Push and Pull dan Magnetic door lock dengan menggunakan RFID dari luar ruangan dan push button dari dalam ruangan. 3. Membuat unik key untuk RFID Reader dan RFID Tag. Sehingga RFID Tag tidak dapat di autentikasi dengan RFID Reader lain nya. 4. Menghubungkan sistem pengunci pintu dengan system database yang terhubung melalui Wi-Fi 5. Setiap RFID Tag yang dimiliki oleh pengguna didaftarkan ke dalam database. 2

4 1.4. Batasan Adapun batasan Masalah yang dibatasi dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini adalah: 1. Teknologi yang digunakan adalah Radio Frequency Identification Medium Range. 2. Alat yang digunakan sebagai RFID Tag adalah Pegasus PFH-300 RFID Tag active. 3. Alat yang digunakan sebagai RFID Reader adalah perangkat yang dibangun rancang dengan menggunakan Arduino board Uno, RFID Reader Pegasus PF-5210 dan modul Wi-Fi ESP Alat yang berfungsi sebagai door lock pada pintu adalah Solenoid push and pull dan Magnetic lock tersambung pada RFID Reader dan pintu. 5. RFID Reader hanya dipasang pada satu sisi, yaitu bagian luar dari pintu. 6. Terdapat Push button di belakang pintu yang berguna untuk membuka pintu dari dalam. 7. Sistem dibangun dengan keamanan unik Key RFID Tag dan autentikasi melalui Web Database Metodologi penelitian Metodologi penelitian yang digunakan pada tugas akhir ini adalah. 1. Studi Literatur Studi Literatur ini dimaksudkan untuk memahami dan mempelajari konsep dan teori yang berkaitan dengan perancangan dan implementasi yang digunakan dalam membuat RFID Reader sebagai akses kunci pintu, seperti interaksi arduino dengan RFID Reader interaksi arduino dengan web database, integrasi antar RFID Reader dengan Solenoid, Magnetic lock,push button. 3

5 2. Analisis Masalah Digunakan untuk menganalisis semua permasalahan berdasarkan sumbersumber dan pengamatan terhadap permasalahan yang telah dikemukakan dalam batasan masalah. Perancangan Melakukan pemodelan, desain dan perancangan pada tiap bagian dari keseluruhan sistem yang akan dibuat, baik dari segi desain mekanik, perangkan lunak, interface sensor, maupun rangkaian elektronik. 3. Perancangan Melakukan pemodelan, desain dan perancangan pada tiap bagian dari keseluruhan sistem yang akan dibuat, baik dari segi desain mekanik, perangkan lunak, interface sensor, maupun rangkaian elektronik. 4. Pengujian sistem dan analisis Tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang telah dibangun. Hal yang diujikan adalah, waktu akses berdasarkan jarak tapping, waktu akses berdasarkan sudut tapping, serta success rate untuk fungsi-fungsi yang ada (baik ketika akses terotentikasi benar ataupun akses teotentikasi salah). Kemudian dilakukan analisis terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja sistem. 5. Penyusunan laporan Tugas Akhir Pada tahap ini, dilakukan penyusunan laporan akhir dan pengumpulan dokumentasi yang diperlukan, format laporan mengikuti kaidah penulisan yang benar dan sesuai dengan ketentuan-ketentuan yang telah ditetapkan oleh institusi Sistematika Penulisan TA Tugas akhir ini dibagi dalam beberapa topik bahasan yang disusun secara sistematis sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini membahas latar belakang masalah, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penelitian, sistematika penulisan, dan rencana kerja. 4

6 BAB II TEORI PENUNJANG Bab ini membahas keterkaian penelitian tugas akhir ini dengan penelitian penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya. BAB III PERANCANGAN SISTEM Bab ini menjelaskan proses desain dan perancangan sistem penampil. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Bab ini membahas mengenai pengujian dan analisis terhadap hasil pengujian yang dilakukan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas kesimpulan dari hasil pengujian sistem yang dibuat dan memberikan saran yang tepat sebagai bahan acuan untuk penelitian selanjutnya. 5

7 BAB II TEORI PENUNJANG 2.1. Radio Frequency Identification(RFID) Teknologi Radio Frequency Identification (RFID) adalah sebuah pengembangan teknologi pengambilan data secara otomatik atau pengenalan atau identifikasi obyek (Myerson, 2009). Selama ini sistem otomatik yang dikenal adalah sistem barcode. Sistem barcode mempunyai keterbatasan dalam penyimpanan data serta tidak dapat dilakukan program ulang atas data yang tersimpan di dalamnya. Namun pada teknologi RFID, proses mengambil atau mengidentifikasikan obyek atau data dilakukan secara contacless (tanpa kontak langsung) [9]. Identifikasi obyek atau data pada teknologi RFID dilakukan dengan mencocokkan data yang tersimpan dalam memori tag/transponder dengan data yang dikirimkan oleh reader. RFID dibentuk oleh komponen utama tag (transponder), reader dan antenna. Tag dapat menggunakan daya (active tag) atau tidak (tag pasif) serta diletakkan pada obyek yang akan diidentifikasi. Pada tag pasif sinyal dikirimkan oleh reader melalui gelombang elektromagnetik, kemudian tag akan merespon dan mengirimkan data/informasi di dalamnya[3]. RFID Reader memiliki kemampuan untuk melakukan perubahan data pada tag selain membaca dan mengambil data informasi yang tersimpan dalam tag. Sedangkan antenna pada sistem RFID berpengaruh terhadap jarak jangkauan pembacaan atau identifikasi obyek. Dalam konteks perancangan pada skripsi ini Tag akan hanya akan di miliki oleh penghuni rumah yang terdaftar. Jika Reader membaca tag yang tidak terdaftar pada web database maka sistem akan menampilkan RFID Tag tidak tersedia dan jka RFID Tag terdaftar maka sistem akan menginialisasi Arduino untuk membuka pintu[4]. 6

8 Komponen-komponen Utama Sistem RFID Secara garis besar sebuah sistem RFID terdiri atas tiga komponen utama, yaitu tag, reader dan basis data. Secara ringkas, mekanisme kerja yang terjadi dalam sebuah sistem RFID adalah bahwa sebuah reader frekuensi radio melakukan scanning terhadap data yang tersimpan dalam tag, kemudian mengirimkan informasi tersebut ke sebuah basis data yang menyimpan data yang terkandung dalam tag tersebut. Sistem RFID merupakan suatu tipe sistem identifikasi otomatis yang bertujuan untuk memungkinkan data ditransmisikan oleh peralatan portable yang disebut tag, yang dibaca oleh suatu reader RFID dan diproses menurut kebutuhan dari aplikasi tertentu[15]. Seiring semakin canggihnya teknologi, semakin meluas pula penggunaan tag RFID. Sebuah tag RFID atau transponder, terdiri atas sebuah mikro (microchip) dan sebuah antena. Chip mikro itu sendiri dapat berukuran sekecil butiran pasir, seukuran 0.4 mm. Chip tersebut menyimpan nomor seri yang unik atau informasi lainnya tergantung kepada tipe memorinya. Tipe memori itu sendiri dapat read-only, read-write, atau write-onceread-many. Antena yang terpasang pada chip mikro mengirimkan informasi dari chip ke reader. Biasanya rentang pembacaan diindikasikan dengan besarnya antena. Antena yang lebih besar mengindikasikan rentang pembacaan yang lebih jauh. Tag tersebut terpasang atau tertanam dalam obyek yang akan diidentifikasi. Tag dapat discan dengan reader bergerak maupun stasioner menggunakan gelombang radio[7]. Sistem RFID terdiri dari empat komponen, di antaranya seperti dapat dilihat pada gambar 2.1: 1. Tag: Ini adalah devais yang menyimpan informasi untuk identifikasi objek. Tag RFID sering juga disebut sebagai transponder. 2. Antena: untuk mentransmisikan sinyal frekuensi radio antara pembaca RFID dengan tag RFID. 7

9 3. Pembaca RFID : adalah devais yang kompatibel dengan tag RFID yang akan berkomunikasi secara wireless dengan tag. Software Aplikasi: adalah aplikasi pada sebuah workstation atau PC yang dapat membaca data dari tag melalui pembaca RFID. Baik tag dan pembaca RFID diperlengkapi dengan antena sehingga dapat menerima dan memancarkan gelombang elektromagnetik. Gambar 2.1 Sistem RFID Sumber: myerson, RFID Tag RFID Tag merupakan suatu komponen yang sudah kompak terbuat dari Microchip dan sebuah antena yang sudah saling terhubung, bentuk Tag ini dapat beraneka ragam, namun struktur dari tag dibuat sefeleksibel mungkin sehingga dapat di tempatkan pada objek yang akan dilacak. Gambar 2.2 Menunjukan Layout Tag RFID Gambar 2.2 Sistem RFID Tag Sumber: myerson,2009 Tag ini bekerja saat antena mendapatkan sinyal dari RFID Reader dan sinyal tersaebut dapat akan dipantulkan lagi, sinyal pantul ini biasanya sudah di tambahkan dengan data yang dimilik tag tersebut. 8

10 Bedasarkan jenis nya RFID Tag terdapat tiga jenis namun yang umum di gunakan hanya dua yaitu: 1. RFID Tag active RFID Tag aktif memiliki power supply sendiri. Karena memiliki power supply yang sendiri maka jarak janggkauannya menjadi lebih jauh. Pada RFID Tag aktif juga terdapat memory yang lebih besar sehingga dapat menampung berbagai informasi di dalamnya. Ukuran terkecil dari RFID Tag aktif ini sampai saat ini adalah sebesar koin dengan jarak jangkauan hingga 10 meter dan umur baterai sampai bertahun-tahun lamanya Perancangan alat ini menggunakan tag PFH-300, yang merupakan tag aktif dengan frekuensi tinggi. Bentuk fisik tag PFH-300 ditunjukkan dalam Gambar 2.3. Gambar 2.3 RFID Tag Activ [PFH-300] [12] 2. RFID Tag Pasiv RFID Tag pasif tidak memiliki power supply sendiri. Sehingga RFID Tag ini berkerja hanya dengan berbekal induksi listrik yang ada pada antena yang disebabkan oleh adanya frekuensi radio scanning yang masuk saja. Induksi tersebut sudah cukup untuk mengirimkan respon balik. Sehubungan dengan power dan biaya, maka respon dari suatu RFID yang pasif biasanya sederhanya, hanya nomor ID saja. Ukuran dari RFID pasif dapat di buat denga ukuran yang sangat kecil dikarenakan tidak adanya power supply pada RFID Tag tersebut RFID Reader RFID Reader merupakan sebuah device yangdapat berkomunikasi tanpa kontak langsung dengan suatu tag. Reader sebagai penghubung antara 9

11 software aplikasi dengan antena yang akan meradiasikan gelombang radio ke RFID Tag. Identifikasi objek atau data pada RFID dilakukan dengan mencocokkan data yang tersimpan dalammemori tag dengan data yang dikirimkan oleh reader.pembaca yang digunakan adalah PF-5210, yangmerupakan reader dengan frekuensi 433,9 MHz.RFID Reader PF-5210 ditunjukkan dalam Gambar 2.4. Gambar 2.4 RFID Reader PF5210[13] Frekunsi kerja RFID Faktor penting dalam RFID adalah frekuensi kerja dari sistem RFID. frekuensi yang digunakan untuk komunikasi wireless antara pembaca RFID dengan tag RFID.Ada beberapa band frekuensi yang digunakan untuk sistem RFID. Pemilihan dari frekuensi kerja sistem RFID akan mempengaruhi jarak komunikasi, interferensi dengan frekuensi sistem radio lain, kecepatan komunikasi data, dan ukuran antena. Untuk frekuensi yang rendah umumnya digunakan tag pasif, dan untuk frekuensi tinggi digunakan tag aktif. Pada frekuensi rendah, tag pasif tidak dapat mentransmisikan data dengan jarak yang jauh, karena keterbatasan daya yang diperoleh dari medan elektromagnetik. Akan tetapi komunikasi tetap dapat dilakukan tanpa kontak langsung. Pada kasus ini hal yang perlu mendapatkan perhatian adalah tag pasif harus terletak jauh dari objek logam, karena logam secara signifikan mengurangi fluks dari medan magnet. Akibatnya tag RFID tidak bekerja dengan baik, karena tag tidak menerima daya minimum untuk dapat bekerja. Pada frekuensi tinggi, jarak komunikasi antara tag aktif dengan pembaca RFID dapat lebih jauh, tetapi masih terbatas oleh daya yang ada. Sinyal 10

12 elektromagnetik pada frekuensi tinggi juga mendapatkan pelemahan (atenuasi) ketika tag tertutupi oleh es atau air. Pada kondisi terburuk, tag yang tertutup oleh logam tidak terdeteksi oleh pembaca RFID[10]. Ukuran antena yang harus digunakan untuk transmisi data bergantung dari panjang gelombang elektromagnetik. Untuk frekuensi yang rendah, maka antena harus dibuat dengan ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan RFID dengan frekuensi tinggi. Sistem RFID menggunakan rentang frekuensi yang tak berlisensi dan diklasifikasikan sebagai peralatan industrial scientific-medical atau peralatan berjarak pendek (short-range device) yang diizinkan oleh FCC. Peralatan yang beroperasi pada bandwidth ini tidak menyebabkan interferensi yang membahayakan dan harus menerima interferensi yang diterima. FCC juga mengatur batas daya spesifik yang berasosiasi dengan masing-masing frekuensi. Kombinasi dari level-level frekuensi dan daya yang dibolehkan menentukan rentang fungsional dari suatu aplikasi tertentu seperti keluaran daya dari reader[6]. Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID : (1) LF, (2) HF, (3) UHF, dan (4) gelombang mikro. 1. Band LF berkisar dari 125 kilohertz (KHz) hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk penggunaan jarak pendek (short-range) seperti system anti pencurian, identifikasi hewan dan sistem kunci mobil. 2. Band HF beroperasi pada megahertz (MHz). Frekuensi ini memungkinkan akurasi yang lebih baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi risiko kesalahan pembacaan tag. Sebagai konsekuensinya band ini lebih cocok untuk pembacaan pada tingkat item Tag pasif dengan frekuensi MHz dapat dibaca dengan laju 10 to 100 tag perdetik pada jarak tiga kaki atau kurang. 3. Tag dengan band UHF beroperasi di sekitar 900 MHz dan dapat dibaca dari jarak yang lebih jauh dari tag HF, berkisar dari 3 hingga 15 kaki. Tag ini lebih sensitif terhadap faktor-faktor lingkungan daripada tag-tag yang beroperasi pada frekuensi lainnya. Band 900 MHz muncul sebagai 11

13 band yang lebih disukai untuk aplikasi rantai supply. Tag UHF pasif dapat dibaca dengan laju sekitar 100 hingga tag perdetik. 4. Active Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 100KHz hingga 2.45GHz, mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek di dekatnya yang dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi dengan tag. Tag RFID gelombang mikro biasanya digunakan untuk parking management dan parking tracking. Tabel 2.1 Frekuensi RFID Tag yang umum di gunakan Gelombang Frekuensi Rentang dan laju baca LF 125KHz -1.5 Kaki; kecepatan baca rendah HF 13.56MHz ~3 Kaki; kecepatan baca sedan UHF MHz Active 100KHz- 2.45GHz Up to 15 Kaki; kecepatan baca tinggi Up to 100m; Kecepatan baca tinggi Contoh Penggunaan Access control, animal tracking, point of sales applications Access control, smart cards, itemlevel trackin Pallet Tracking, Supply Chain Management Supply Chain Management/parking tracking 2.2. Arduino UNO Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler berdasarkan ATmega328. Uno memiliki 14 pin masukan/keluaran digital (yang mana 6 dari 14 tersebut dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, sebuah resonator keramik 16MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Uno mengandung semua yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler, dengan mudah menghubungkan Uno ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau memberi Uno tenaga dengan sebuah adapter AC-to-DC atau baterai untuk memulai.[2]uno berarti satu dalam bahasa Itali dan dinamakan untuk menandakan peluncuran mendatang dari Arduino 1.0. Uno dan Versi 1.0, menjadi referensi versi-versi dari Arduino ke depannya. Uno merupakan seri terakhir dari board USB Arduino dan referensi model untuk platform Arduino ditunjukkan dalam Gambar

14 Gambar 2.5 Arduino UNO [1] 2.3. Modul ESP 8266 Wifi module dengan output serial TTL yang dilengkapi dengan GPIO, wifi module ini dapat dipergunakan secara standalone maupun dengan mikrokontroler tambahan untuk kendalinya. Ada beberapa jenis ESP8266 yang dapat ditemui dipasaran, namun yang paling mudah didapatkan adalah type ESP- 01,07,dan 12 dengan fungsi yang sama perbedaannya hanya pada GPIO pin yang disediakan ditunjukkan dalam Gambar 2.6. Gambar 2.6 Modul Wi-Fi ESP 8266[5] 2.4. Solenoid push and pull Solenoid pada dasarnya adalah elektomagnet. Solenoid terbuat dari sebuah gulungan besar kawat tembaga dengan sebuah armature (sebuah logam bundar) di tengah. Ketika gulungan diberi energy, logam bundar ditarik ke dalam pusat dari gulungan. Hal ini membuat Solenoid mampu untuk menarik (dari sebuah ujung) atau mendorong (dari ujung lainnya). Solenoid ini baik dan kuat secara khusus, dengan panjang 40mm dan sebuah armature yang ditahan dengan sebuah pegas kembali. Hal ini berarti ketika Solenoid diaktifkan dengan tegangan mencapai 12 VDC, Solenoid bergerak dan kemudian ketika tegangan dihilangkan, Solenoid akan meloncat kembali ke posisi semula. ditunjukkan dalam Gambar