BAB III PERANCANGAN ALAT Dalam perancangan dan pembuatan tas dengan sensor warna dan NFC ini, menggunakan dua arduino, arduino untuk sensor warna dan arduino untuk NFC. Pada bab ini akan dijelaskan perancangan alat yang akan dibuat. 3.1 Blok Diagram Sensor Warna Sensor Warna Arduino LED Strip RGB Gambar 3.1 Blok Diagram Sensor Warna Sensor Warna akan membaca warna yang terdeteksi oleh sensor tersebut dalam jarak dekat kemudian LED strip RGB yang terdapat pada tas akan berubah warna sesuai warna yang terdeteksi. 3.2 Blok Diagram NFC NFC Ring NFC Reader Arduino Buzzer Relay Servo Gambar 3.2 Blok Diagram Keseluruhan 18
19 NFC Ring didekatkan ke NFC Reader, ketika terakses buzzer berbunyi lalu servo yang mengunci akan bergerak agar tas dapat dibuka. 3.3 Perancangan perangkat Keras Dalam perancangan perangkat keras, ada beberapa komponen penting untuk menunjang alat tersebut, yaitu: A. Buzzer Digunakan untuk sebagai penanda kalau NFC Ring tersebut dapat terbaca dan dapat diakses untuk menggerakan servo. Dimana servo tersebut sebagai pengunci. B. Relay Digunakan untuk memberikan jeda beberapa detik dalam pembacaan NFC Ring ke NFC Reader. Jika tidak menggunakan Relay, pembacaan NFC Ring ke NFC Reader bisa dua kali. 3.3.1 Rangkaian Sensor Warna Sensor warna TCS 3200 merupakan sensor yang mengkonversi warna cahaya ke frekuensi. Pada TCS 3200 mempunyai dua komponen utama yaitu photodiode dan pengkonversi arus ke frekuensi. Berikut merupakan tabel Terminal Functions pada sensor warna.
20 TERMINAL Name No I/O Tabel 3.1 Terminal Functions DESCRIPTION GND 4 Power supply ground. All voltages are referenced to GND OE 3 I Enable for f o (active low). OUT 6 O Output frequency (f o ) S0, S1 1,2 I Output frequency scaling selection inputs. S2, S3 7,8 I Photodiode type selection inputs. Vcc 5 Supply voltage. Pin S0, S1, S2, S3, OUT terhubung ke Pin digital Arduino. Sedangkan Pin OE (Output Enable), terhubung ke GND karena sensor akan mengirimkan data terus ke arduino. Dan berikut merupakan sketsa fisik dan blok fungsional sensor warna TCS 3200. Gambar 3.3 Sketsa fisik dan Blok Fungsional sensor warna jenis TCS 3200 Photodiode pada IC TCS 3200 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi: 16 photodiode sebagai filter warna merah, 16 photodiode sebagai filter warna hijau, 16 photodiode sebagai filter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode yang akan dipakai bisa diatur
21 melalui kaki selektor S2 dan S3. Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 adalah kombinasi untuk menentukan fungsi jenis filter yang digunakan Tabel 3.2 Kombinasi fungsi S2 dan S3 S2 S3 Photodiode Type L L Red L H Blue H L Clear (no filter) H H Green Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus. Pemilihah skala Frekuensi Output bisa diskala dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Skala frekuensi output bisa dilihat pada tabel berikut. Tabel 3.3 Penskalaan Frekuensi Output S0 S1 Output Frequency Scaling L L Power Down L H 2% H L 20% H H 100% Dengan demikian, program yang di perlukan untuk mendapatkan komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi. Akan tetapi program pada alat ini tidak menggunakan program penghitung frekuensi, tetapi menggunakan program logika pada warna, karena lebih mudah dalam pemrogramannya.
22 Berikut ini merupakan rangkaian sensor warna pada alat yang telah dibuat. Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Warna Dalam rangkaian ini, terdapat LED Strip RGB sebagai output cahaya yang akan berubah warnanya jika sensor warna mendeteksi warna yang berbeda. Dan terdapat baterai lithium yang bekerja sebagai daya. Berikut ini merupakan tabel hasil tegangan yang terdapat pada sensor warna ketika mendeteksi 5 warna yaitu merah, biru, hijau, kuning dan pink. Tabel 3.4 Tegangan sensor warna ketika mendeteksi warna Tegangan Tegangan Tegangan Keterangan Red Green Blue 4,9 V 0 V 0 V Ketika mendeteksi warna biru 0 V 4,9 V 0 V Ketika mendeteksi warna pink 0 V 4,9 V 0 V Ketika mendeteksi warna merah 0 V 0 V 4,9 V Ketika mendeteksi warna kuning 4,9 V 0 V 4,9 V Ketika mendeteksi warna hijau
23 Berikut merupakan listing programnya. Gambar 3.5 Pemrograman Sensor Warna 3.3.2 Rangkaian NFC Teknologi NFC bekerja dengan sistem transmisi sinyal radio jarak pendek. Perangkat dengan NFC tidak membutuhkan energi listrik yang besar. Ada dua jenis perangkat NFC, satu perangkat tag pasif dan satu lagi perangkat tag NFC pada ponsel atau tag NFC lainnya. Ketika melakukan kontak, kedua perangkat ini akan saling terkoneksi dan melakukan pertukaran data dengan frekuensi radio ISM 13.56 MHz dengan maksimum rate transfer 424 Kbps. Karakteristik Teknologi NFC Near Field Communication memiliki karakteristik yaitu : 1. Merupakan pengembangan dari ISO/IEC 14443. 2. Memiliki standar yang mirip dengan contacless card. 3. Target utama penggunaan NFC adalah telepon seluler.
24 4. Mendukung transfer data dengan kecepatan 106,212,424 atau 848 Kb/s. 5. Pertukaran data dapat dilakukan dengan jarak antara 2 sampai 19 cm. 6. Pertukaran data memerlukan waktu antara 1 sampai 4 detik. Dalam pengoperasian NFC ada dua mode yaitu NFC terbuka dan NFC tertutup. 1. NFC Terbuka (aktif) Mode operasi NFC terbuka (aktif) ini memiliki prinsip kerja 2 buah perangkat yang memiliki kemampuan untuk komunikasi NFC dalam hal mengirim dan menerima data. Jadi dengan mode operasi NFC terbuka ini pengguna bisa melakukan pertukaran data dengan memanfaatkan 2 perangkat NFC. Contohnya pengguna ingin melakukan pengiriman konten digital seperti foto, video, lagu, dokumen, dll pada smartphone hanya dengan menempelkan saja ke smartphone yang akan dituju. Begitu juga jika smartphone yang dituju ingin mengirimkan konten yang sama ke smartphone pengirim. Intinya NFC terbuka ini memiliki kemampuan untuk melakukan komunikasi dua arah antar perangkat NFC. Dalam perancangan alat ini, tidak menggunakan NFC terbuka, tetapi menggunakan NFC tertutup, berikut penjelasannya.
25 2. NFC Tertutup (pasif) Mode operasi NFC secure (pasif) ini memiliki prinsip kerja pada 2 perangkat yang telah dilengkapi oleh chip NFC namun hanya 1 buah perangkat saja yang bisa melakukan komunikasi untuk mengirim dan menerima data sedangkan perangkat yang satunya hanya bisa menerima saja. Contohnya dalam perancangan alat ini, 2 perangkat NFC yaitu, NFC Ring dan NFC Reader, melakukan pertukaran data, dimana NFC Reader sudah diprogram sebelumnya di software arduino, dan memasukan data yang ada pada NFC Ring ke program tersebut. Jadi, ketika NFC Ring didekatkan pada Nfc Reader dan data yang ada pada NFC Ring cocok yang ada pada program, maka NFC Reader dapat terakses, akan tetapi jika datanya tidak cocok maka NFC Reader tidak dapat diakses Perangkat NFC juga dapat dibedakan menjadi 2 yaitu berdaya dan tidak berdaya. 1. NFC Berdaya (memakai arus listrik) contohnya NFC Reader. 2. NFC tak berdaya (tidak memakai arus listrik) contohnya NFC Ring. Adapun arsitektur NFC sebagai berikut : 1. NFC untuk menginiasi aplikasi. Fungsi inisiasi aplikasi adalah proses terbukanya aplikasi mobile secara otomatis ketika didekatkan kepada sebuah tag NFC. 2. NFC untuk melakukan input data.
26 NFC untuk melakukan input data adalah penggunaan tag NFC sebagai media untuk memberikan masukan kepada aplikasi hanya dengan mendekatkan tag NFC ke perangkat mobile. 3. NFC untuk melakukan pairing. NFC untuk melakukan pairing adalah memanfaatkan teknologi NFC untuk menginiasi proses komunikasi dan perangkat mobile menggunakan koneksi bluetooth. Dalam perancangan alat ini, arsitektur NFCnya adalah NFC untuk menginiasi aplikasi. NFC membawakan 3 jenis penghantaran dan penerimaan data. Dalam perancangan alat ini, Jenis yang digunakan adalah perkongsian data antara medium aktif dan medium pasif. Melalui jenis ini, kitaran penghantaran data yang berlaku adalah sebagai berikut : NFC Reader Gambar 3.6 Penggunaan NFC Ring ke NFC Reader Kad yang mempunyai chip memori NFC (kad ini juga dikenali sebagai NFC Tag ataupun NFC Smart Poster) merupakan kad yang dikuasakan
27 oleh medan magnet. Ia tidak memerlukan sebagai baterai untuk menggerakan operasinya. Bergantung kepada jenis memorinya ada data didalamnya boleh ditulis kembali atau tidak. Perangkat pintar yang merupakan medium aktif akan memancarkan gelombang radio untuk berkomunikasi dengan NFC Ring. Gelombang yang dipancarkan akan mengaktifkan NFC Ring tersebut. NFC Ring yang menerima gelombang radio itu akan berinteraksi dengan peranti pintar dan seterusnya menghantar data yang diminta oleh peranti pintar. Dalam perancangannya, cincin NFC Ring digunakan sebagai media untuk membuka tas, dimana penguncinya adalah servo. Jadi, ketika cincin didekatkan ke tas, dimana ada NFC Reader didalamnya, maka servo akan bergerak dan tas dapat terbuka. Berikut merupakan gambar rangkaian NFC. Gambar 3.7 Rangkaian NFC
28 Ketika NFC Ring didekatkan pada NFC reader, kemudian NFC reader mengirim data sehingga buzzer berbunyi sekali, ketika buzzer berbunyi sekali itu tandanya dapat terakses, akan tetapi ketika buzzer berbunyi terus menerus maka tandanya NFC tidak dapat terakses. Kemudian servo yang tadinya posisi mengunci dimana posisi mengunci 90, bergerak ke 0. Tegangan servo ketika posisi 0 (tas terbuka) yaitu 4,5 V dan posisi 90 (tas mengunci) yaitu 4,69 V. Dan berikut program yang telah dibuat. Gambar 3.8 Pemrograman NFC