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

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

microcomputer”.1

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

oleh pabrik pembuatannya”.2

1Dian Artanto,”Interaksi Arduino dan labVIEW”.Elex Media Komputindo.Jakarta.2012.Hal.1

2Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada Win

AVR “ Penerbit Informatika Bandung

2

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

Strengths

(Kekuatan)

1. Sistem ini menggunakan mediaelektronik sebagai

interface pengidentifikasian user, sehingga lebih

aman 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 =

3

tag RFID).

Weaknesses

(Kelemahan)

3. Tidak seperti kunci/gembok sistem ini

membutuhkan beberapa komponen elektronik

yang pastinya lebih mahal.

Opportunities

(Peluang)

4. Keamanan yang lebih baik dibandingkan

kunci/gembok, karena belum banyak yang

mengetahui sistem RFID, jikapun tahu hal

pembobolan masih sangat sulit dilakukan karena

sistem kunci (tag RFID) memiliki kode-kode yang

sulit dibaca dan ditiru.

Threats

(Ancaman)

5. Satu-satunya 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

4

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.

5

Flow Chart Sistem Relay

Gambar Flow Chart Sistem Relay

Flow Chart Sistem RFID

Gambar Sistem RFID

6

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

7

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

8

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 diinput-

ti program.

9

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.

10

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 void-

loop(). 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.

11

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.

12

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.

13

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

14

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.

15

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.

16

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 Edition”