PROTOTIPE KEAMANAN PADA PINTU RUMAH MENGGUNAKAN RFID DAN BLUETOOTH BERBASIS ARDUINO MEGA 2560

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah s.w.t atas rahmat dan karunia-nya saya dapat menyelesaikan PI (Penelitian Ilmiah) ini dengan baik. Penelitian Ilmiah yang berjudul “Prototipe Keamanan Pintu Rumah Menggunakan RFID dan Bluetooth Berbasis Arduino Mega”, membahas mengenai cara kerja pada ranngkaian ini. Dimana dalam penulisan ini saya mengharapkan baik pada penulis maupun kepada pembaca agar dapat memahami dan mengerti tentang prinsip kerja, dan contoh penerapan dan penggunaannya dalam penulisan ini saya dapat mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu penulisan ilmiah ini sehingga dapat saya selesaikan dengan baik.

Kami sadar, bahwa penulisan ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan, hal itu dikarnakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan saya. Oleh karena itu, saya sangat mengharapkan kritik dan saran, yang bersifat membangun dari para pembaca. Semoga penelitian ini bermanfaat bagi kita. Akhir kata saya meminta maaf, apabila dalam penulisan ini terdapat banyak kesalahan yang mungkin dapat kita maklumi bersama.

Tangerang, April 2016

         Penulis

  Rian Debi Alfian

BAB 1

PENDAHULUAN

       1.1       Latar belakang

Sistem rumah cerdas (Smart Home) adalah sistem aplikasi yang merupakan gabungan antara teknologi dan pelayan yang dikhususkan pada lingkungan rumah dengan fungsi tertentu yang bertujuan meningkatkan efesiensi, kenyaman dan keamanan penghuninya. Sistem smart home dengan berbagai fasilitasnya, akan memberikan keamanan dan kenyamanan bagi pemilik rumah dan orang-orang yang akan tinggal di dalamya, karena dapat memudahkan pekerjaan agar menjadi lebih cepat, efektif dan efesien.

Ada banyak cara yang bisa dilakukan diantaranya dengan memasang kunci ekstra yang jumlahnya banyak sehingga membuat pencuri enggan membobol rumah,namun apakah dirasa nyaman ketika ingin masuk kedalam rumah harus membuka satu persatu kunci ekstra sebelumnya dengan harus memenuhi saku yang mengganggu kenyamanan saat berpergian.

Pertimbangan diatas dan lain-lain maka penulis akan merancang dan membangun sebuah sistem dalam tulisan penelitian ilmiah dengan judul : "Prototipe Keamanan Pintu Rumah Menggunakan RFID dan Bluetooth Berbasis Arduino Mega" tentunya dengan sistem keamanan yang tinggi. Keamanan ini tidak mengandalkan mekanik sebagai interface melainkan menggunakan elektronik yang cukup sulit untuk dibobol karena selain diperlukan pengetahuan mengenai elektronik mareka juga harus memiliki pengetahuan dibidang pemrograman dan teknologi infomasi yang tentunya juga tidak akan merepotkan kita dengan banyak kunci.

        1.2       Batasan masalah

Agar penelitian menjadi terarah, maka perlu dibuat batasan masalah penelitian, antara lain:

•  Batasan masalah dari peneltian ini meliputi perancangan dan pembuatan miniatur pintu otomatis pada rumah menggunakan RFID.
•  Perancangan alat pengaman pintu rumah otomatis menggunakan Arduino Mega dengan memanfaatkan RFID sebagai penguncinya
•  Pintu rumah yang digunakan hanya simulasi dengan menggunakan motor  servo

       1.3       Tujuan penulis

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat "Sistem Keamanan Pintu Rumah Menggunakan RFID dan Bluetooth Berbasis Arduino Mega" alat ini ditempatkan pada sistem kemanan rumah, sehingga yang bisa membuka hanya pemegang ID Card Tag RFID dan dapat merancang dan membangun rumah pintar yang dapat mengunci pintu dengan menggunakan mikrokontroller arduino.

       1.4       Metode penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan dua cara :

1. Metode pertama  : Studi pustaka. Didalam penulisan menggunakan sumber-sumber literatur seperti, penulisan diinternet dan materi lainnya di dapat dari kuliah.
2. Metode kedua : Studi lapangan. Penulis menganalisa rangkaian berdasarkan studi pustaka dan percobaan-percobaan yang dilakukan dirumah. Kemudian merangkaia sehingga rangkaian diskrit tersebut menjadi sebuah alat yang dapat diperagaan dan digunakan.

        1.5       Sistemmatika penulis

BAB I      : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan penulis, metode penelitian,  dan sistematika penulisan.

BAB II     : LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang teori-teori relevan yang melandasi tentang pelaksanaan dan pembuatan sensor RFID untuk aplikasi pintu rumah otomatis.

BAB III   : ANALISA RANGKAIAN DAN CARA KERJA ALAT

Bab ini berisi tentang perancangan dan langkah-langkah pembuatan alat pengaman pintu otomatis berbasis Arduinomega dengan menggunakan RFID dan pengujian dari alat pengaman pintu otomatis berbasis Arduinomega

BAB IV   : HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan tentang hasil pengujian yang telah di buat oleh penulis dan pembahasan.

BAB V     : PENUTUP

Bab ini berisi kesimpulan dari semua bahasan dalam penulisan ilmiah ini disertai dengan saran dan harapan penulis yang ditujukan pada semua pihak yang tertarik pada penulisan ilmiah ini

BAB 2

LANDASAN TEORI

Sistem smart home dengan berbagai fasilitasnya, akan memberikan keamanan dan kenyamanan bagi pemilik rumah dan orang-orang yang akan tinggal di dalamya, karena dapat memudahkan pekerjaan agar menjadi lebih cepat, efektif dan efesien. Saat ini sistem keamanan merupakan hal terpenting dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada sistem keamanan rumah. Banyak sekali terjadi pencurian di rumah–rumah karena sistem keamanan rumah yang tidak terproteksi dengan baik terutama  pada pintu - pintu rumah. Biasanya pintu rumah hanya menggunakan kunci konvensional.

Kemajuan teknologi saat ini memunculkan suatu inovasi untuk menciptakan suatu alat sistem keamanan yang canggih. Perancangan sistem ini menggunakan kunci elektronik wireless dengan RFID.RFID merupakan teknologi pengembangan dari nirkabel yang sering di aplikasikan dalam kehidupan sehari–hari. RFID memilik 2 bagian yaitu RFID reader dan RFID Tag Card. RFID reader digunakan untuk menerima data yang dipancarkan dari RFID Tag Card.

       2.1       Pengertian Arduino Mega2560

Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroller berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware). Arduino Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah oscillator 16 Mhz, sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset. Board ini sudah sangat lengkap, sudah memiliki segala sesuatu yang dibuthkan untuk sebuah mikrokontroller. Dengan penggunaan yang cukup sederhana, anda tinggal menghubungkan power dari USB ke PC anda atau melalui adaptor AC/DC ke jack DC.

       2.2       Pengertian RFID

RFID (Radio Frequency Identification) adalah teknologi identifikasi berbasis gelombang radio. Teknologi ini mampu mengidentifikasi berbagai objek secara simultan tanpa diperlukan kontak langsung (atau dalam jarak pendek). RFID dikembangkan sebagai pengganti atau penerus teknologi barcode. RFID bekerja pada HF (High Frekuency) untuk aplikasi jarak dekat (proximity) dan bekerja pada UHF (Ultra High Frekuency) untuk aplikasi jarak jauh (vicinity).

Sensor RFID adalah sensor yang mengidentifikasi suatu barang dengan menggunakan  frekuensi  radio.  Sensor  ini  terdiri  dari  dua  bagian penting: transceiver (reader) dan transponder (tag). Setiap tag  tersimpan data yang berbeda. Data tersebut merupakan data identitas tag. Reader akan membaca data dari tag dengan perantara gelombang radio. Pada reader biasanya berhubungan dengan suatu mikrokontroler. Mikrokontroler ini berfungsi untuk mengolah data yang didapat reader.

       2.3       Modul BLUETOOTH HC-05

Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang dapat bekerja pada frekuensi radio 2.4 GHz dalam pertukaran data pada perangkat bergerak seperti laptop, HP, dan lain-lain. Modul Bluetooth HC-05 salah satu modul Bluetooth yang dapat ditemukan dipasaran harga yang relatif murah. Modul Bluetooth HC-05 terdiri dari 6 pin konektor, setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda-beda.

       2.4       Motor Servo

Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali kerangkaian kontrol yang ada didalam motor servo. Motor servo terdiri dari sebuah motor, serangkain gear potensio meter dan rangkaian kontrol. Potensio meter yang berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Motor servo dapat dapat dimodifikasi agar bisa bergerak kontinyu. Pada robot, motor servo sering digunakan sebagai kaki, lengan atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerak terbatas.

Motor servo mempunyai 3 kabel, yaitu kabel power, ground dan kendali. Terdiri dari motor dc, gearbox, potensiometer dan rangkaian kendali. Tipe motor servo menentukan kapasitas motor untuk menanggung beban. Operasional dari motor servo dikendalikan oleh pulsa selebar kurang lebih 20ms yang mna lebar pulsa antara 0,5ms dan 2ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum 

      2.5       Software IDE

Arduino menyediakan software khusus yang bersifat open sorce bagi pengguna semua jenis mikrokontroler buatan Arduino, yaitu IDE (Integrated Development Environment). Yaitu software berfungsi sebagai editor dan compiler program. Arduino IDE dapat dioperasikan diatas sistem operasi Windows, Mac OS versi 10.7 keatas, dan Linux 32 bit dan 64 bit.

Tahap ini merupakan proses membangun simulasi sistem untuk mengendalikan yang sebelumnya. Simulasi sistem pengendalian dengan memanfaatkan mikrokontroler Arduino Mega yang bebasis ATMega2560 peran utama keseluruhan system dan Tahap selanjutnya dilakukan pengkonfigurasian pada mikrokontroler bertujuan membangun sistem pengendalian.

BAB 3

ANALISA RANGKAIAN DAN CARA KERJA ALAT

Analisa rangkaian ini menjelaskan tentang cara kerja alat yang dimulai dengan cara kerja rangkaian secara umum dan dilanjutkan dengan penjelasan secara khusus, penjelasan ini menjelaskan tentang fungsi dan cara kerja masing masing blok diagram, flowchart sehingga membentuk rangkaian lengkap atau analisa secara detail.

Pada alat ini akan diberi dalam 3 (tiga) metode yaitu :

1.      Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram

2.      Analisa Rangkaian Secara Skematik

3.      Analisa Rangkaian Secara Flowchart

4.   Analisa Program

       3.1       Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram

       3.2       Rangkaian Secara Skematik

             3.2.1    Input

             3.2.2    Proses

             3.2.3    Blok Output

             3.2.4    Bentuk skematik rangkaian

       3.3       Rangkaian Secara Flowchart

       3.4       Program dan analisa

Berikut ini adalah kode program Arduino yang saya gunakan untuk membuat project sistem keamanan pada pintu rumah ini :

#include <EEPROM.h> // Memanggil Library EEPROM

#include <SPI.h> // Memanggil Library SPI

#include <MFRC522.h> // Memanggil Library MFRC522

#include <Servo.h> // Memanggil Library Servo

Mendeklarasikan semua file header dengan ekstensi ".h" berfungsi untuk memanggil semua library yang dibutuhkan program untuk mengoprasikan seluruh perangkat agar berjalan dengan baik, library adalah file-file buatan digunakan untuk menyimpan daftar-daftar fungsi yang digunakan.

Setidaknya ada 4 library yang dipanggil pada blok program diatas yakni antara lain EEPROM, berfungsi sebagai alamat memory yang digunakan oleh alat (mikrokontroler) untuk melakukan kegiatan read/write User Identification (UID) pada kartu/tag RFID. Library kedua adalah SPI (Serial Pheriperal Interface), berfungsi sebagai protokol yang digunakan oleh RFID RC522 untuk mengirim data dalam bentuk serial. Library ketiga adalah MFRC522, library dipanggil untuk fungsi perangkat RFID yang digunakan yaitu jenis MiFare RC522. Library terakhir yaitu servo digunakan untuk menjalankan fungsi-fungsi servo. Dan semua library tersebut didaftarkan dengan sintaks #include untuk memerintahkan kompilator agar menggunakan library-library yang kita daftarkan.

char databluetooth;

boolean match = false;

boolean programMode = false;

byte storedCard[4];

byte readCard[4];

byte masterCard[4] = {0x95, 0xe3, 0xf1, 0xc5}; // UID kartu yang diijinkan masuk : EC9FE97 9DB3ECD5

Memberikan karakter pada bluetooth dan mendefinisikan card match pada programing mode ke false. Kemudian mendeklarasikan tipe data byte yaitu storeCard untuk menyimpan data ID yang terbaca. ReadCard menyimpan ID yang ter-scan pada saat itu dari modul RFID dan masterCard menyimpan data ID kartu utama yang diijinkan masuk (terdaftar).

#define SS_PIN 53

#define RST_PIN 9

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);

Mendefinisikan pin pin yang digunakan untuk Slave Select (SS), Reset (RST) yaitu 53 dan 9. Kemudian membentuk instance untuk Mifare RC522.

void loop ()

{

            int successRead;

            //do

            //{

            successRead = getID();

if (isMaster(readCard)) // Jika kartu yang di didekatkan ke pembaca adalah MasterCard (EC9FE97) Maka akan muncul :

{

            if(Serial.available()>0){

            databluetooth = Serial.read();

            if(databluetooth == '1'){

servo1.write(90); // Posisi servo akan berubah menjadi 90 derajat (posisi buka kunci)

            delay(2500); // Setelah delay selama 2500ms (2,5 detik),

servo1.write(0); // Posisi servo akan kembali ke 0 derajat (posisi mengunci).

            }

Mendefinisikan tipe data integer untuk setiap pembaca kartu yang sukses (SuccessRead), kemudian melakukan pengambilan ID yang dimiliki kartu tersebut dan jika alat terhubung ke PC, proses selanjutnya menghubungkan Bluetooth maka secara bersamaan servo akan bergerak menandakan alat dapat menerima akses kartu tersebut. Akan terjadi delay selama 3500 ms servo akan kembali ke posisi mengunci.

int getID()

{

            if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())

            {

            return 0;

            }

            if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())

            {

            return 0;

            }

            Serial.print("NOMOR ID ANDA ADALAH : ");

            for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) {

            readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];

            Serial.print(readCard[i], HEX);

            }

            Serial.println("");

            Serial.println("");

             mfrc522.PICC_HaltA();

            return 1;

}

Program diatas dibuat untuk mempersiapkan RFID untuk melakukan pembacaan terhadap kartu/tag. Program if yang pertama mendeteksi apakah ada kartu/tag baru yang dibaca (PICC_IsNewCardPresent), if yang kedua jika ada kartu/tag baru terbaca kartu baru maka RFID membaca data serial yang ada (PICC_ReadCardSerial).

kemudian dimonitor serial (PC) akan menampilkan perintah Serial.print "NOMOR ID ANDA ADALAH :" kemudian akan ditampilkan nomor user ID kartu yang didekat tersebut.

void readID( int number ) {

            int start = (number * 4 ) - 3;

            for ( int i = 0; i < 4; i++ ) {

            storedCard[i] = EEPROM.read(start + i);

             }

}

Program diatas berfungsi melakukan pembacaan ID dari EEPROM (Void_readID). Start berfungsi untuk mendapatkan posisi pembaca dimulai. Kemudian akan melooping sebanyak 4 kali untuk mendapatkan user ID yang ukurannya sebesar 4 bytes. Program tersebut membaca nilai keseluruhan yang tersimpan tersebut dari EEPROM (storedCard[i] = EEPROM.read(start+i)

boolean checkTwo ( byte a[], byte b[] ) {

            if ( a[0] != NULL )

            match = true;

            for ( int k = 0; k < 4; k++ ) {

            if ( a[k] != b[k] )

            match = false;

             }

            if ( match ) {

               return true;

             }

             else  {

            return false;

             }

}

Program diatas adalah blok pengecekan byte untuk mengantisipasi kesalahan “( a[0] != NULL )” untuk memastikan adanya byte yang terbaca di array. “Match = true” untuk mengasumsikan byte tersebut cocok, kemudian jika kedua data tidak cocok maka digunakan “match = false”.

boolean isMaster( byte test[] ) {

            if ( checkTwo( test, masterCard ) )

            return true;

            else

return false;

}

program diatas berfungsi untuk melihat jika ID yang diterima aksesnya adalah benar ID kartu master

BAB 5

Penutup

       5.1       Kesimpulan

          1. Alat ini berfungsi untuk mengautomatisasi keamanan ruang dalam hal kontrol pintu yang  digerakan oleh motor servo dan dioperasikan menggunakan RFID dan BLUETOOTH, dimana penggunaan dari dalam dan luar ruangan memiliki hak akses terhadap sistem dan hanya pemilik yang dapat mengakses pintu tersebut.

        2. Alat ini bekerja sesusai dengan yang diinginkan, dapat membuka prototipe pintu rumahan secara otomatis dengan sistem kontrol Bluetooth dan RFID.

       3. Alat akan berfungsi maksimal jika jarak 16 meter untuk Bluetooth dan 3,5 cm untuk RFID.

       5.2       Saran

Project smart home yang masih dalam bentuk prototipe, karena untuk pengunci pintunya hanya menggunakan sebuah servo, untuk pengaplikasian dalam dunia nyata, bisa menggunakan Electrical Solenoid Door Lock. Dengan menggunakan Electrical Solenoid Door Lock tersebut, dapat menggantikan servo sebagai pengunci pintu yang lebih kuat dan lebih aman. Jika untuk pengunci sudah diganti dengan Electrical Solenoid Door Lock, maka alat pengunci otomatis yang dibuat sudah bisa berfungsi sebagai alat pengunci otomatis pada pintu ruangan di rumah anda. Anda tidak perlu lagi membuka kunci secara manual, tinggal dekatkan kartu ID card Tag RFID anda ke alat pembaca Reader dan penerimaan sinyal pada Bluetooth, lalu kunci pintu ruangan anda akan otomatis terbuka. Selain praktis, juga canggih.