PENGENDALIAN AKSES RUANGAN MENGGUNAKAN NFC (NEAR FIELD COMMUNICATION) SEBAGAI KUNCI PINTU

LAPORAN SKRIPSI

PENGENDALIAN AKSES RUANGAN MENGGUNAKAN NFC

(NEAR FIELD COMMUNICATION) SEBAGAI KUNCI PINTU

DISUSUN OLEH:

LUGINA QOLBY JANARI 20140120201

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

iv

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Lugina Qolby Janari

NIM : 20140120201

Jurusan : Teknik Elektro

Menyatakan bahwa skripsi ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di suatu perguruan tinggi. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan daftar pustaka.

Demikian surat pernyataan ini Saya buat agar dapat digunakan sebagaimana mestinya.

Yogyakarta, Agustus 2016

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“Barangkali sesuatu ditunda karena hendak disempurnakan; dibatalkan

karena hendak diganti yang utama; ditolak karena diganti yang lebih baik.”

Salim A. Fillah

Laporan Skripsi ini dipersembahkan untuk :

Ayahanda dan Ibunda tersayang, yang selalu mendoakan untuk diberikan kemudahan dan kelancaran dalam pengerjaan proyek akhir ini.

Kakak dan adik tersayang, Galih Permana Qisty dan Abril Tafaullana yang tidak pernah berhenti memberikan semangat dan do’a selama pengerjaan Skripsi ini.

Teman - Teman tersayang, Vida Farida Damayanti, Leila Nurfitria dan Radhilia Sofianna Ruzi, Elok H. Rusnindyo, Yessy Rahmilla, Arif Najwan Hilmy dan Heni

Kusuma yang telah memberikan semangat, bertukar pikiran dan saling mendoakan.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT penguasa segala kecerdasan dan keindahan yang telah menganugerahkan ilmu dan kekuatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan judul:

“PENGENDALIAN AKSES RUANGAN MENGGUNAKAN NFC (NEAR FIELD COMMUNICATION) SEBAGAI

PEMBUKA KUNCI PINTU”

Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan studi di Program Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam pembuatan alat dan penyusunan Skripsi ini, Penulis tidak lepas dari bimbingan dan petunjuk serta bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang telah memberikan kemampuan, kemudahan

san sagala nikmat yang tak terhingga,

2. Ir. Agus Jamal, M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

3. Dr. Ramadoni Syahputra, S.T., M.T. dan Yudhi Ardiyanto, S.T., M.Eng selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang telah memberikan banyak arahan dan pelajaran serta kemudahan untuk menyelesaikan Skripsi ini,

4. Muhammad Arrofiq S.T., M.T., Ph.D selaku dosen pembimbing tugas akhir di tingkat diploma yang sudah memberikan izin untuk mengembangakan tugas akhir ini menjadi skripsi,

vii

6. Ibunda dan ayahanda penulis, Rafiqoh S.Pd. dan Otang Eli S.Hut. yang telah memberikan nasihat, semangat, do’a, kasih sayang selama ini,

7. Galih Permana Qisty dan Abril Tafaullana. Kakak dan adik tercinta yang selalu memberikan hiburan dan semangat untuk penulis,

8. Teman-teman tersayang Ruzi, Vida, dan Ulel yang selalu membantu dan

memberikan semangat serta do’a,

9. Mbak Heni, Arif Hilmy, Mbak Elok dan Ecik yang sudah memberikan semangat untuk segera lulus tahun ini,

10. Muhammad Faris Zaini Fu’ad yang telah memberikan semangat dan dukungan,

11. Teman-teman Komunitas Jendela dan Srinthil-srinthilku yang selalu

memberikan dukungan dan do’a untuk menyelesaikan tugas akhir ini,

12. Geysen, Firsan, Fajar, Heru, Erwin, Sugeng dan teman-teman Micro Club lainnya yang telah bersedia membantu dan memberikan semangat untuk menyelesaikan Skripsi ini,

13. Mas Fakih, Mas Bambang, Miss Anya, Miss Nana, Mas Al dan seluruh Trainner Robotics Education Centre yang telah memberi izin untuk menyelesaikan Skripsi disela-sela kelas kosong,

Semoga Allah SWT Memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya atas segala kebaikan dan semoga kita semua selalu dalam lindungan serta tuntunan-Nya.

Yogyakarta, 17 Agustus 2016

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN I ... ii

HALAMAN PENGESAHAN II ... iii

HALAMAN PERNYATAAN ... iv

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

INTISARI ... xiii

ABSTRACT ... xv

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ... 2

1.3. Manfaat Penelitian ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Metodologi Penelitian ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB 2 DASAR TEORI ... 5

2.1.Deskripsi Karya Sejenis ... 5

ix

2.1.2. Kunci Pintu Otomatis Berbasis RFID Bagi Tuna Netra ... 6

2.2. Dasar Teori ... 6

2.2.1. NFC (Near Field Communication) ... 6

2.2.2. Arduino Uno ... 15

2.2.3. Ethernet Shield ... 26

2.2.4. Solenoid ... 29

2.2.5. RTC (Real Time Clock) ... 30

2.2.6. Kartu MicroSD ... 31

2.2.7. Relay ... 32

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ... 34

3.1. Langkah Penelitian ... 34

3.2. Gambaran Umum ... 35

3.3. Perancangan Perangkat Keras ... 36

3.3.1. NFC (Near Field Communication) ... 36

3.3.2. Ethernet Shield ... 37

3.3.3. Solenoid dan Relay ... 37

3.3.4. Limit switch, Buzzer dan Push Button ... 38

3.3.5. Rancang Bangun Alat ... 38

3.4. Perancangan Perangkat Lunak ... 40

3.4.1. Program Baca Tag NFC ... 41

3.4.2. Program Mendaftar dan Menghapus ID ... 42

3.4.3. Program Mencatat Data di MicroSD ... 45

x

BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 49

4.1 Metode Pengujian ... 49

4.2 Pengujian Fungsional ... 49

4.2.1. Pengujian NFC (Near Field Communication) ... 50

4.2.2. Pengujian Mode Pendaftaran dan Mode Penghapusan ID ... 53

4.2.3. Pengujian Penyimpanan Data di MicroSD ... 55

4.2.4. Pengujian Solenoid Sebagai Kunci Pintu ... 57

4.3 Pengujian Alat Keseluruhan ... 59

BAB 5 PENUTUP ... 63

5.1. Kesimpulan ... 63

5.2 Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA ... 65 LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbedaan Kode QR, dan NFC ... 7

Tabel 2.2. Pengaturan pads NFC ... 11

Tabel 2.3. Tipe – tipe tag NFC ... 11

Tabel 2.4. Rincian Header ... 14

Tabel 2.5. Fitur – fitur Arduino Uno ... 16

Tabel 4.1. Pengujian Jarak Baca Tag NFC ... 51

Tabel 4.2. Pengujian Waktu Tunda Reader NFC ... 52

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Antena NFC ... 9

Gambar 2.2. Pengaturan Antarmuka NFC ... 10

Gambar 2.3. Tag NFC ... 12

Gambar 2.4.Blok memori kartu NFC ... 13

Gambar 2.5. Rincian data pada sektor ... 14

Gambar 2.6. Konfigurasi Arduino Uno ... 17

Gambar 2.7. Papan Arduino Uno ... 18

Gambar 2.8. Kondisi sinyal Start dan Stop ... 25

Gambar 2.9. Sinyal ACK dan NACK ... 26

Gambar 2.10. Ethernet shield... 27

Gambar 2.11. Arah arus dan medan magnet ... 29

Gambar 2.12. Solenoid door lock seri LY-03 ... 30

Gambar 2.13. Modul Relay 5 Volt ... 32

Gambar 3.1. Flowchart Langkah Penelitian ... 35

Gambar 3.2. Blok diagram sistem ... 36

Gambar 3.3. Rancangan alat tampak dari depan ... 39

Gambar 3.4. Rancangan alat tampak dari belakang ... 39

Gambar 3.5. Flowchart program keseluruhan ... 40

Gambar 3.6. Flowchart program baca tag NFC ... 41

Gambar 3.7. Flowchart program daftar ID ... 43

Gambar 3.8. Flowchart program hapus ID ... 44

xiii

Gambar 3.10. Flowchart program membuka kunci pintu ... 47

Gambar 4.1. Reader membaca ID tag NFC ... 50

Gambar 4.2. Tampilan nomor ID tag NFC di layar serial ... 51

Gambar 4.3. Mode pendaftaran ID ... 53

Gambar 4.4. Mode penghapusan ID aktif. ... 54

Gambar 4.5. Menghapus ID di memori Arduino ... 54

Gambar 4.6. Penyimpanan data di MicroSD ... 56

Gambar 4.7. ID yang dapat membuka kunci pintu ... 57

Gambar 4.8. Solenoid aktif dan kunci terbuka ... 58

Gambar 4.9. Solenoid tidak aktif dan mengunci pintu ... 58

Gambar 4.10. ID yang tidak terdaftar di memori Arduino ... 59

Gambar 4.11. Kunci pintu terbuka ... 60

Gambar 4.12. ID 1C3EF1C5 tercatat di MicroSD ... 61

Gambar 4.13. Pintu tertutup dan terkunci ... 61

xv

ABSTRACT

NFC (Near-Field Communication) is one of the development of technologies that have been there before, namely RFID (Radio Frequency Identification). NFC has the advantages in terms of data delivery is faster and can communicate in two ways. In addition, the NFC also has high security when sending data.

The NFC as a technology that can be developed, can be applied on daily life by utilizing the features possessed of the NFC. One of the features is data that read by NFC can be used to controlling an access room. NFC combined with Arduino Uno as a controller, and the data was read by NFC will be recorded on a MicroSD that attached on Ethernet Shield.

Key word : NFC (Near Field Communication), Arduino Uno, Ethernet shield, MicroSD

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi saat ini memberikan kemudahan untuk melakukan segala sesuatu. Salah satu perkembangan teknologi terbaru adalah pada bidang komunikasi dan informasi. Perkembangan teknologi pada perangkat keras seperti telepon genggam, membuat perangkat lunak yang digunakan pun ikut berkembang. Untuk melakukan pertukaran data antar perangkat sudah banyak digunakan seperti Bluetooth, WiFi dan beragam komunikasi nirkabel lainnya. Salah satu teknologi terbaru dalam melakukan pertukaran data antar perangkat adalah teknologi NFC (Near Field Communication).

Teknologi NFC (Near Field Communication) merupakan pengembangan dari teknologi RFID (Radio Frequency Identification) yang sudah ada sebelumnya. NFC tidak memerlukan pengaturan manual koneksi karena secara otomatis bisa menghubungkan kedua perangkat dengan cepat. NFC (Near Field

Communication) memiliki tingkat keamanan yang tinggi dan aman untuk

digunakan . (Mohamad Syafiq, 2014)

Saat ini,membutuhkan sistem keamanan yang tinggi yang dapat diterapkan pada sebuah ruangan dengan akses terbatas. Ruangan tersebut hanya bisa diakses beberapa orang demi keamanan isi dalam ruangan seperti ruang kamar, atau ruang penyimpanan dokumen penting dan lain-lain.

Untuk itu, digunakan NFC (Near Field Communication) sebagai pembuka kunci pintu untuk mengendalikan akses sebuah ruangan. Sebagai otak dari sistem kendali ini digunakan Arduino Uno R3. Sistem ini akan dikombinasikan dengan slot MicroSD yang dimiliki oleh Ethernet shield. MicroSD digunakan sebagai memori untuk menyimpan atau mencatat data pengaksesan ruangan tersebut.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian Tugas Akhir yang berjudul PENGENDALIAN AKSES

RUANGAN MENGGUNAKAN NFC (Near-Field Communication)

SEBAGAI KUNCI PINTU adalahsebagai berikut:

1. Merancang-bangun NFC (Near Field Communication) sebagai pembuka kunci pintu.

2. Menguji NFC (Near Field Communication) sebagai pembuka kunci pintu. 3. Menganalisis hasil penelitian pada NFC (Near Field Communication) sebagai

pembuka kunci pintu.

4. Menerapkan dan mengaplikasikan teori yang telah didapat selama belajar di

bangku kuliah ke dalam praktik yang sesungguhnya.

1.3. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Hasil rancang-bangun NFC ini dapat diterapkan di pintu – pintu untuk ruangan yang memiliki akses terbatas seperti kamar, ruang penyimpanan dokumen penting, dan lain-lain.

3

2. Memberikan alternatif lain pengganti kunci konvensional untuk meningkatkan sistem keamanan sebuah ruangan.

1.4. Batasan Masalah

Untuk menghindari cakupan pembahasan yang meluas, maka pembahasan menitikberatkan pada sistem pengiriman data dari NFC (Near-Field Communication) ke arduino uno, menampilkan ID Tag NFC yang tersimpan di memori Arduino, sistem data logging pada MicroSD dan algoritma membuka kunci pintu.

1.5. Metodologi Penelitian

Metode yang di gunakan dalam menyusun laporan ini adalah :

1. Metode Pustaka, yaitu dengan cara mempelajari buku-buku literature yang berhubungan dengan masalah yang di hadapi dalam pembuatan alat.

2. Metode Browsing, yaitu dengan mencari literature dari internet yang berhubungan dengan teknologi NFC (Near-Field Communication).

3. Perancangan, yaitu pada tahap ini penuangan konsep dan desain untuk mekanis maupun elektronis, agar dapat menjalankan sistem menggunakan NFC (Near-Field Communication) .

4. Metode Pengujian, yaitu dilakukan untuk menguji rangkaian yang dirancang sesuai dengan yang diharapkan atau belum.

1.6. Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir ini tersusun atas 5 (lima) Bab.

BAB 1, PENDAHULUAN, menjelaskan tentang latar belakang pembuatan, tujuan, batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.

BAB 2, STUDI AWAL, memuat informasi mengenai karya-karya sejenis, dasar-dasar teoritis dan spesifikasi garis besar dari NFC (Near-Field Communication) yang digunakan dalam tugas akhir ini.

BAB 3, PERANCANGAN, menjelaskan tentang uraian perancangan sistem perangkat lunak dan perangkat keras pada NFC (Near-Field Communication).

BAB 4, HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN, menjelaskan tentang pengujian dan pembahasan sistem.

BAB 5, PENUTUP, berisi kesimpulan dan saran untuk pengembangan alat lebih lanjut.

5

BAB 2

STUDI AWAL

2.1.Deskripsi Karya Sejenis

2.1.1. Pemanfaatan Sistem RFID sebagai Pembatas Akses Ruangan Pada penelitian ini, sistem RFID (Radio Frequency Identification) dimanfaatkan sebagai kartu identifikasi personal pada sistem akses ruangan. Keberadaan sistem ini ditujukan untuk menjaga keamanan dan privasi ruangan dari seseorang yang tidak memiliki otoritas untuk memasuki ruangan tersebut. Melalui perancangan dan implementasi sistem akses ruangan ini, dilakukan evaluasi sistem kerja kunci elektrik berbasis komponen solenoid serta jarak dan posisi optimal pembacaan RFID tag guna memberikan kenyamanan pada pengguna ketika mengakses ruangan. RFID tag yang dipergunakan dalam sistem ini berbentuk kartu tipe EM4001 dan menyimpan kode unik yang digunakan sebagai identifikasi personal. Kode ini dibaca oleh RFID reader tipe ID-12 dan divalidasi otoritasnya dengan mikrokontroler ATMega32 untuk mengatur sistem kerja kunci elektrik yang dirancang sendiri menggunakan solenoid. Sistem ini dilengkapi pula dengan sistem database untuk pencatatan pengguna yang mengakses ruangan.

Dari hasil pengujian, seluruh (100%) RFID tag dapat dikenali oleh RFID reader dalam tiga posisi berbeda dengan jarak optimal sejauh 5 cm (vertikal) dan 2 cm (horisontal). Keseluruhan (100%) aktifitas pengguna yang mengakses

ruangan dapat tercatat dalam sistem database. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa teknologi RFID dapat digunakan secara nyaman dan aman sebagai alternatif sistem identifikasi personal untuk sistem akses ruangan. (Hendi Hadian Rachmat, Gilbert Allegro Hutabarat, Teknik Elektro ITENAS,2014)

2.1.2. Kunci Pintu Otomatis Berbasis RFID Bagi Tuna Netra

Ketertarikan peneliti pada teknologi RFID dan kesulitan para penderita tuna netra untuk mendeteksi lubang kunci pada pintu, membuat peneliti berfikir untuk mengaplikasikan teknologi RFID ini untuk kepentingan para tuna netra. RFID yang disebut Reader mempunyai fungsi mendeteksi objek yang akan masuk pada pintu, dan Tag RFID adalah sebagai objeknya. Saat objek ini terdeteksi, kunci pintu akan terbuka dan saat pintu ditutup kunci secara otomatis akan mengancing. Peneliti membuat kunci pintu otomatis yang berbasiskan RFID ini agar mempermudah para penderita tuna netra dalam menjaga privasi dan keamanannya. (Syamsul Akbar, Teknik Elektro UMY, 2010)

2.2.Dasar Teori

2.2.1. NFC (Near Field Communication)

NFC berbeda dari teknologi komunikasi nirkabel lainnya seperti kode QR. NFC (Near Field Communication) merupakan seperangkat teknologi komunikasi nirkabel yang dikembangkan dari teknologi RFID (Radio Frequency Identification).

Tabel 2.1 menunjukkan perbedaan diantara 2 jenis teknologi nirkabel, yaitu kode QR dan NFC. Kedua teknologi tersebut memiliki fungsi yang mirip dalam berbagi data dan informasi. Kode QR cukup mengambil gambar dari kode untuk

7

melakukan transfer data sedangkan NFC untuk keamanan dalam mengakses data, NFC lebih mudah dan cepat dengan cara menyentuh perangkat secara bersamaan. Oleh karena itu, kode QR akan menggunakan waktu sedikit lebih banyak dalam mengakses data dibandingkan NFC. Keuntungan lain yang membuat NFC sebagai teknologi yang diandalkan adalah NFC dapat melakukan komunikasi dua arah sedangkan kode QR hanya dapat melakukan komunikasi satu arah.

Tabel 2.1 Perbedaan kode QR, dan NFC

Spesifikasi Kode QR NFC

Kecepatan transfer

data - 424 Kbps

Keamanan akses data

Mengambil gambar, semua orang dapat

mengakses data

Menyentuh perangkat

Jenis Komunikasi Satu arah Dua arah

NFC dibuat berdasarkan pada standar RFID untuk mengembangkan komunikasi radio yang dapat melakukan komunikasi dua arah diantara dua perangkat, dimana sistem koneksi sebelumnya menggunakan smart card dengan komunikasi hanya satu arah. Standar yang sudah digunakan tersebut adalah untuk menjamin bahwa semua bentuk teknologi NFC diatur untuk saling berinteraksi dengan perangkat lain dan agar dapat bekerja dengan perangkat terbaru nantinya. Terdapat 2 standar utama pada NFC, yaitu ISO/IEC14443 yang digunakan sebagai tag NFC untuk menyimpan informasi dan ISO/IEC 18000-3 yang digunakan untuk komunikasi RFID sebagai perangkat reader NFC.

ISO/IEC 18000-3 adalah standar internasional untuk semua perangkat NFC yang dioperasikan pada frekuensi 13,56 MHz untuk berkomunikasi dengan kartu tipe A dan tipe B. Jaraknya adalah kurang lebih 4 cm untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat lain.

NFC melakukan pertukaran data dengan melibatkan sebuah perangkat aktif dan perangkat pasif. Perangkat aktif sebagai reader/writer memancarkan medan elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh antena pada perangkat pasif. Kemudian, pada saat adanya medan elektromagnetik arus listrik di alirkan ke perangkat pasif sebagai catu daya mikroprosesor. Apabila perangkat pasif telah memperoleh catu daya yang cukup untuk bekerja, selanjutnya perangkat pasif akan merespon perintah yang diberikan oleh perangkat aktif. Pada tahap ini memungkinkan terjadinya pengiriman konten yang disimpan dalam memori perangkat pasif. Data yang disimpan pada perangkat pasif dapat berupa gambar, teks, kode atau nomor telepon. Kapasitas data yang disimpan pada perangkat pasif adalah sekitar 48 bytes sampai 9 kilobytes. Untuk kecepatan transfer data hingga 424 kilobit per detik. Sifat dari perangkat pasif atau tags adalah dapat ditulis kembali dan dibaca, juga memiliki fitur sebuah UID (Unique Identifier). (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013)

2.2.1.1. Antena NFC

Antena NFC bekerja pada frekuensi rendah yang mana panjang gelombangnya lebih panjang dan perangkat harus lebih besar. Walaupun begitu, antena NFC tetap dapat diatur agar cocok dengan sebuah perangkat kecil seperti telepon genggam yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Antena adalah sebuah

9

pasangan induktif yang memiliki induktans yang besar besar sekali sehingga dapat menghasilkan sebuah medan magnet yang kuat di sekitar perangkat. Antena bekerja pada frekuensi 13.56 MHz dan memiliki panjang gelombang 22 meter.

Gambar 2.1 Antena NFC

Sumber: Mohamad Syafiq, Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, 2013 Penggunaan NFC dapat dikembangkan dengan memodifikasi struktur dari antena. Antena NFC dibuat dengan tembaga melingkar yang dapat menghasilkan medan magnet. Putaran tembaga tersebut memberikan sebuah medan magnet yang kuat. Putaran tembaga adalah sebuah induktor yang dapat menginduksikan arus ke tag NFC. Ini terjadi ketika perangkat pada jarak yang berdekatan dan kedua perangkat saling berkomunikasi satu sama lain. (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013).

2.2.1.2. NFC Reader

NFC reader digunakan untuk membaca isi informasi dari sebuah tag NFC. NFC reader yang akan digunakan adalah tipe NXP PN532 hasil produksi dari

Elechouse. NFC reader dengan tipe NXP PN532 memiliki fitur-fitur sebagai berikut :

1) Dapat menggunakan antarmuka I2C, SPI dan HSU (High Speed UART). 2) Terbuat dari PCB antena dengan jarak komunikasi 5 cm hingga 7 cm. 3) Bekerja sebagai RFID reader atau writer.

4) Bekerja sebagai kartu 14443-A atau sebuah kartu virtual. 5) Kompatibel dengan Arduino

6) Mendukung NFC dengan Android pada telepon genggam. 7) Berukuran kecil 42,7 mm x 40,4 mm x 4 mm.

8) Tegangan 5 volt untuk I2C dan UART, sedangkan 3,3 Volt untuk SPI.

Mode I2C dikonfigurasikan sebagai mode default, tetapi antarmuka dapat diubah dengan mengatur pads seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. (PN532 NFC RFID Module User Guide)

Gambar 2.2 Pengaturan antarmuka NFC Sumber: PN532 NFC RFID Module User Guide

Pengaturan pads dilakukan untuk dapat menggunakan antarmuka yang diinginkan, baik itu SPI, I2C atau HSU, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.2

11

Tabel 2.2 Pengaturan pads NFC

2.2.1.3. Tags NFC

Tag NFC merupakan alat untuk penyimpan informasi yang apabila didekatkan dengan reader NFC maka informasi dapat diakses oleh Reader NFC. Ada empat tipe tag NFC yang sudah sering digunakan. Pada Tabel 2.3 menunjukkan perbedaan dari tipe tag NFC yang mempunyai perbedaan spesifikasi.

Tabel 2.3 Tipe-tipe tag NFC

Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3 Tipe 4

Produk yang kompatibel Broadcom Topaz NXP Mifare Ultralight, NXP Mifare Ultralight C, NXP NTAG203

Sony FeliCa NXP DeSfire/ NXP

SmartMX-JCOP

Ukuran memori

96 Bytes 48 Bytes/144 Bytes

1, 4, 9 Kbytes 4 KBytes/32 KBytes

Harga Murah Murah Mahal Sedang/Mahal

Antarmuka yang digunakan

Channel 1 Channel 2

HSU Off Off

I2C On Off

Akses Data Read/write atau read-only

Read/write atau read-only

Read/write atau read-only

Read/write atau read-only Tag NFC juga memiliki bermacam-macam bentuk dan ukuran seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Perangkat pasif pada NFC sangat sederhana dan antena tetap bisa diletakan pada bentuk yang kecil seperti gantungan kunci, kartu identitas dan lain-lain. Walaupun begitu, tag NFC ini tetap aman dan terlindungi untuk penggunaan publik. (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013).

Gambar 2.3 Tag NFC

Sumber: Mohamad Syafiq, Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, 2013 2.2.1.4. Struktur Memori Kartu NFC

Memori pada kartu NFC ini terbagi menjadi blok-blok dan dikelompokkan ke dalam sektor-sektor. Contohnya, 1 KBytes dari memori itu memiliki 16 sektor, dimana setiap sektor terdiri dari 4 blok, dan setiap blok terdiri dari 16 bytes. Dengan mengalikkan semua angkanya, maka akan diperoleh memori 1 KBytes. Gambar 2.4 adalah ilustrasi blok memori dari kartu NFC. (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013)

13

Gambar 2.4 Blok memori kartu NFC

Sumber: Mohamad Syafiq, Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, 2013 Semua sektor terdiri dari 3 buah blok yang masing-masing memiliki 16 bytes untuk menyimpan data. Untuk sektor ke-0 hanya terdiri dari 2 buah blok data dan blok read-only. Alasan memori terbagi menjadi blok – blok yang berbeda adalah agar memberikan keamanan pada setiap sektor. Apabila ingin mengakses setiap sektor, maka sektor harus di autentikasi sebelum mengakses data. Setelah proses autentikasi sukses, kemudian data pada kartu bisa dibaca, ditulis, dikurang atau ditambah. Metode ini memberikan keamanan akses data disetiap sektor dari pengguna yang tidak dikehendaki. Tetapi, struktur ini hanya ada pada 1 KBytes Mifare Card Classic dan tidak sama dengan tipe Mifare card lainnya seperti ultralight Mifare Card. (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013)

2.2.1.5. Format NDEF

Memori pada kartu NFC terdiri dari informasi yang menawarkan untuk melakukan pertukaran data diantara NFC reader. Proses pertukaran data membutuhkan sebuah format yang dapat mengenali tipe data yang disimpan pada

kartu NFC. Gambar 2.5 menunjukkan rincian format yang diperlukan oleh NFC reader. (Mohamad Syafiq, Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2013)

Gambar 2.5 Rincian data pada sector

Sumber: Mohamad Syafiq, Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, 2013 Gambar 2.5 menjelaskan fungsi dari 7 bytes pertama sebelum data yang disebut dengan header. Tabel 2.4 menunjukan fungsi dari header data.

Tabel 2.4 Rincian header

15

2.2.2. Arduino Uno

Arduino adalah sebuah nama produk desain sistem minimum mikrokontroler yang di buka secara bebas. Kelebihan dari arduino adalah Arduino mempunyai bahasa pemrograman sendiri, pemrograman yang digunakan adalah bahasa C yang telah dipermudah dengan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula pun bisa mempelajarinya dengan cukup mudah. Arduino juga memiliki program yang namanya boot loader yang sudah di tanam pada mikrokontrolernya, boot loader ini sendiri berfungsi untuk menjembatani antara software compiler arduino dengan mikrokontrolernya yang berfungsi untuk mengontrol dalam bentuk yang kecil. Di sini mikrokontroler memiliki memori sendiri, serta proses-proses yang dapat berdiri sendiri, sehingga ketika dihubungkan dengan input dan output yang lain, pengguna juga dapat mengontrol alat tersebut, (M. Irfan Rischi, 2014).

Arduino UNO adalah sebuah papan mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin data input /output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 pin masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack , sebuah ICSP header dan sebuah tombol reset. Arduino UNO mudah sangat mudah untuk dihubungkan ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB. (M. Irfan Rischi, 2014).

Arduino Uno berbeda dari semua Arduino yang telah dibuat sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah

untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Fitur – fitur Arduino Uno

Fitur Fungsi

Pin input/output digital 14 buah

Sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11 dapat juga berfungsi sbagai pin analog output dimana tegangan outputnya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antar 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5 Volt.

USB

Dapat memuat program dari komputer ke dalam microcontroller dengan menggunakan komunikasi serial, serta memberikan catu daya ke rangkaian Arduino.

Sambungan SV1

Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya rangkaian dari sumber eksternal atau dari USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi dalam Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksterna atu USB dilakukan secara otomatis. Q1 – Kristal

(Quartz Crystal Oscillator)

Menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik atau 16 MHz.

Tombol Reset S1

Untuk mereset rangkaian sehingga program akan mulai dari awal, bukan untuk menghapus program atau mengosongkan microcontroller.

In-CircuitSerial Programming

(ICSP)

Port ini digunakan untuk memprogram microcontroller secara langsung, tanpa melakukan bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.

IC 1 - Microcontroller

Komponen utama dari rangkaian Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.

17

X 1 – Sumber daya eksternal

Jika hendak di supply dengan sumber daya eksternal, rangkaian Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 7 – 12 V.

Pin input analog 6 buah (0-5)

Dapat membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili tegangan 0 – 5 Volt.

Arduino UNO dan versi 1.0 akan menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino. Konfigurasi dari Arduino Uno ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Konfigurasi Arduino Uno

1) Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.

2) 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

2KB RAM (Memory Kerja)

1KB EEPROM

UART(Antar Muka Serial)

32KB RAM Flash Memory (program)

Port Input/Output CPU

3) 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Boot loader adalah program inisialisasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah boot

loader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan

dieksekusi.

4) 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.

5) Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk

menjalankan setiap instruksi dari program.

6) Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

Kemudian bagian-bagian dari papan Arduino akan ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Papan Arduino Uno Sumber: M. Irfan Rischi, 2014

19

Selain berfungsi sebagai penghubung untuk pertukaran data, kabel USB ini juga akan mengalirkan arus DC 5 volt kepada papan Arduino sehingga praktis tidak diperlukan sumber daya dari luar. Saat mendapat suplai daya, lampu LED indikator daya pada papan Arduino akan menyala menandakan bahwa ia siap bekerja. Pada papan Arduino Uno terdapat sebuah LED kecil yang terhubung ke pin digital no 13. LED ini dapat digunakan sebagai output saat seorang pengguna membuat sebuah program dan membutuhkan sebuah penanda dari jalannya program tersebut. (M. Irfan Rischi, 2014).

Setiap 14 pin masukan digital dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran dengan menggunakan pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead() pada program. Setiap pin bisa memberikan atau menerima maksimal 40 mA, dan memiliki resistor pull-up internal sekitar 20 sampai 50 Kohm. Beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu :

1) Serial : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) digunakan untuk menerima dan mengirim

data dengan serial. Dua pin ini terhubung dengan pin yang sama pada Atmega8U2 USB ke TTL chip serial.

2) Interupsi eksternal : pin 2 dan pin 3 dapat diatur menjadi pemicu sebuah interupsi pada logika 0, atau mengubah logika.

3) PWM : pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11 menyediakan 8bit keluaran PWM dengan menggunakan fungsi analogWrite().

4) SPI : pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12(MISO) dan 13 (SCK) dapat digunakan sebagai pin komunikasi SPI.

5) LED : pin 13 memiliki sebuah LED yang apabila diberikan logika 1 pada pin 13 maka LED akan menyala, dan jika logika 0 maka LED akan mati.

Arduino juga memiliki 6 buah pin masukan analog, setiap pin memiliki resolusi 10 bit. Selain itu, pada pin masukan analog beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu pin 4 (SDA) dan pin 5 (SCL) yang dapat digunakan untuk antarmuka I2C. Terdapat pin AREF yang merupakan tegangan referensi untuk masukan analog, pin reset untuk memberikan logika 0 pada mikroprosesor, dan mengulang program yang sedang dijalankan bukan menghapus program pada mikroprosesor. (M. Irfan Rischi, 2014).

2.2.2.1. Software Arduino

Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang akan digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan Arduino. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java,. IDE Arduino terdiri dari:

1) Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan

mengedit program dalam bahasa Processing. Processing adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan dengan Processing, (Djuandi, 2011).

2) Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing)

21

memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.

3) Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memori di dalam papan Arduino.

2.2.2.2. Reset Otomatis (Software)

Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR) dari ATmega8U2/16U2 dihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanoFarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai pengunggahan. (M. Irfan Rischi, 2014).

Arduino Uno berisikan sebuah jalur yang dapat dihapus untuk mencegah reset otomatis. tombol pada salah satu sisi dari jalur dapat disolder bersama untuk mengaktifkan kembali. Tombol itu diberi label “RESET-RN” agar dapat menonaktifkan reset otomatis dengan menghubungkan sebuah resistor 110 ohm dari tegangan 5 volt ke garis reset. (M. Irfan Rischi, 2014).

2.2.2.3. Proteksi Arus lebih USB (Universal Serial Bus)

Arduino UNO mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 mA diterima port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban hilang. (M. Irfan Rischi, 2014).

2.2.2.4. Komunikasi

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai saluran virtual untuk perangkat lunak pada komputer.

Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM dan tidak ada driver

eksternal yang dibutuhkan. Perangkat lunak Arduino termasuk layar serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke Arduino. LED RX dan TX pada papan Arduino akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit), SPI (Serial Pheriperal Interface). Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem. (M. Irfan Rischi, 2014).

23

1) Komunikasi Serial

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data satu per satu pada satuan waktu. Transmisi data pada komunikasi serial dilakukan per bit. Kelebihan dari komunikasi serial dibandingkan komunikasi paralel adalah jalur data yang dibutuhkan hanya dua, yaitu jalur Transmitter (Tx) dan jalur Receive (Rx), selain itu kelebihan lainnya adalah komunikasi data dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dengan jumlah kabel serial lebih sedikit. Kekurangan dari komunikasi serial adalah waktu yang diperlukan untuk pengiriman dan penerimaan data lebih lama. Komunikasi serial pada umunya memiliki dua mode :

a) Sinkron

Pada mode sinkron data dikirim bersamaan dengan sinyal clock, hal ini menyebabkan antara satu karakter dengan karakter lainnya memiliki jeda waktu yang sama.

b) Asinkron

Mode asinkron ini pengiriman data dikirim tanpa sinyal clock/sinkronasi sinyal clock. Oleh karena itu pada mode asinkron Transmitter yang mengirimkan data harus menyepakati suatu standar Universal Asynchronous Receive Transmit (UART) sehingga komunikasi data dilakukan dengan suatu standar yang telah disepakati antara Transmitter dan Receiver. Dalam pengaturan UART terdapat perintah-perintah yang berguna sebagai pengaturan yaitu start bit, data bit, parity bit dan juga stop bit. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai perintah-perintah diatas :

a) Start Bit merupakan penanda awal dimana akan dilakukan suatu proses pengiriman bit data.

b) Data Bit merupakan data yang akan dikirim.

c) Parity Bit berfungsi sebagai “flag”, atau bisa dikatakan sebagai penanda.

d) Stop Bit berguna sebagai penanda proses pengiriman bit data telah selesai.

Dalam pengiriman data secara digital terdapat dua buah ukuran yang penting untuk diketahui, yaitu Bit Rate dan Baud Rate. Perbedaan antara Bit Rate dan Baud Rate yaitu :

a) Bit Rate adalah jumlah dari bit yang terkirim atau diterima per satuan waktu (second).

b) Baud Rate banyaknya perubahan data yang terjadi per satuan waktu. Pada komunikasi serial umumnya jumlah data yang dikirim adalah satu bit start, delapan bit data, dan satu bit stop sehingga dalam satu frame data terdapat sepuluh bit dengan baud rate 9600. (M. Irfan Rischi, 2014).

2) I2C (Inter Integrated Circuit)

I2C (Inter Integrated Circuit) adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C (Inter Integrated Circuit) terdiri dari SCL ( Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C (Inter Integrated Circuit) dengan pengontrolnya, (Purnomo Sejati, 2011).

25

Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C (Inter Integrated Circuit) Bus dapat dioperasikan sebagai master dan slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C (Inter Integrated Circuit) Bus dengan membentuk sinyal

start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal stop dan

membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang diamati oleh master. Sinyal start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA (Serial Data) dari “1” menjadi “0” pada saat SCL (Serial Clock) “1”. Sedangkan sinyal stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA (Serial Data) dari “0” menjadi “1” pada saat SCL (Serial Clock) “1”. Kondisi sinyal start dan stop ditunjukan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.8 Kondisi sinyal start dan stop

Sumber: Purnomo Sejati, 2011

Sinyal dasar yang lain dalam I2C (Inter Integrated Circuit) Bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan dengan ACK. Setelah transfer data oleh master berhasil diterima oleh slave, slave akan menjawabnya dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA (Serial Data) menjadi “0” selama siklus clock ke 9. Ini menunjukkan bahwa slave telah menerima 8 bit data dari

master. Pada Gambar 2.12 menunjukkan kondisi sinyal acknowledge. (Purnomo Sejati, 2011).

Gambar 2.9 Sinyal ACK dan NACK Sumber: Purnomo Sejati, 2011

Dalam melakukan transfer data pada I2C (Inter Integrated Circuit) Bus , ada beberapa tata cara yang telah ditetapkan, yaitu :

a) Transfer data hanya dapat dilakukan ketika Bus tidak dalam keadaan sibuk. b) Selama proses transfer data, keadaan data pada SDA (Serial Data) harus

stabil selama SCL (Serial Clock) dalam keadaan tinggi. Keadaan perubahan “1” atau “0” pada SDA (Serial Data) hanya dapat dilakukan selama SC (Serial Clock) dalam keadaan rendah. Jika terjadi perubahan keadaan pada SDA (Serial Data) pada saat SCL (Serial Clock) dalam keadaan tinggi, maka perubahan itu dianggap sebagai sinya start atau sinyal stop.

2.2.3. Ethernet Shield

Ethernet shield digunakan sebagai penghubung Arduino Uno ke internet. Cara penggunaan dengan mengubungkan kabel UTP pada Arduino Uno dan

27

ethernet shield, kemudian mengikuti beberapa instruksi maka Arduino Uno dapat mengakses internet dan Local Area Network (LAN). Keduanya biasa digunakan untuk mengirim dan menerima informasi melalui internet.

Kecepatan koneksi ethernet shield mencapai 10/100Mb dengan koneksi melalui port Serial Peripheral Interface (SPI). Ethernet dapat menghubungkan Arduino Uno ke internet berdasarkan penggunaan Wiznet W5100 sebagai chip pada ethernet shield. Wiznet W5100 menyediakan sebuah jaringan yang mampu mengatur TCP dan UDP. (M. Irfan Rischi, 2014).

Ethernet shield juga memiliki tempat untuk kartu micro-SD yang dapat digunakan untuk menyimpan data - data yang dikirim melalui internet. Selain itu juga memiliki sebuah kontrol reset, untuk memastikan bahwa modul shield W5100 melakukan reset dengan baik saat dinyalakan. Ethernet shield bisa juga dihubungkan dengan perangkat elektronik lain melalui pin – pin pada bagian atas dan bawah yang sudah tersedia papan rangkaian. Gambar 2.8 merupakan tampak depan dari ethernet shield. (M. Irfan Rischi, 2014).

Sumber: M. Irfan Rischi, 2014

Adapun fitur - fitur yang dimiliki oleh modul ethernet yaitu sebagai berikut : a. Memiliki keluaran ripple dan noise yang rendah sekitar 100mVpp

b. Memiliki pengaman untuk beban berlebih dan hubungan arus pendek c. Tegangan keluaran sebesar 9 volt

d. Memiliki efisiensi yang tinggi dalam mengkonversikan DC ke DC e. Kecepatan koneksi 10/100Mb

f. Menggunakan antarmuka SPI untuk koneksi dengan Arduino

g. Bekerja dengan tegangan masukan 5 volt yang disuplai dari Arduino

Arduino berkomunikasi dengan W5100 dan kartu SD menggunakan antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface) yang terhubung dengan pin 10, 11, 12 dan 13 pada masukan digital. Maka, pin – pin tersebut tidak dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran data. Untuk itu, karena W5100 dan kartu SD menggunakan antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface), maka hanya bisa menggunakan salah satunya saja. Dengan cara mengeluarkan logika 1 pada pin 4 keluaran digital untuk mematikan kartu SD, sedangkan untuk mematikan W5100 dengan memberikan logika 1 pada pin 10 keluaran digital. Pada saat menjalankan ethernet shield yang sudah terhubung ke catu daya dan kabel UTP, maka beberapa LED akan menyala, yang terdiri dari :

a. PWR : sebagai indikasi ethernetshield menyala

b. LINK : sebagai indikasi adanya hubungan ke jaringan dan berkedip-kedip saat ethernet menerima atau mengirim data.

29

d. 100M : sebagai indikasi adanya sambungan ke jaringan 100Mb/s e. RX : berkedip ketika ethernet sedang menerima data (Receive) f. TX : berkedip ketika ethernet sedang mengirim data (Transmit) g. COLL : berkedip ketika adanya jaringan yang tabrakan

2.2.4. Solenoid

Solenoid adalah kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat. Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang disebut sebagai kumparan. Apabila dialiri arus listrik, maka akan berfungsi sebagai magnet batang, (Pustekkom Depdiknas, 2007).

Pada Gambar 2.13 menunjukkan arah dari arus listrik dengan simbol warna merah, dan arah medan magnet setelah dialiri arus listrik.

Gambar 2.11 Arah arus dan medan magnet Sumber: Pustekkom Depdiknas, 2007

Solenoid memiliki berbagai macam jenis bentuk yang sering digunakan, salah satunya solenoid door lock seri LY-03 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14. Pada solenoid ini, tidak memiliki polaritas seperti motor dan dapat bekerja dengan masukan tegangan 12 Volt. Ketika diberi tegangan masukkan sebesar 12 Volt, maka akan ada arus listrik yang mengalir pada lilitan. Maka akan

menyebabkan adanya medan magnet disekitar kumparan, hal itu membuat plunger bergerak diantara lilitan tersebut.

Gambar 2.12 Solenoiddoor lock seri LY-03

Sumber: https://www.bukalapak.com/p/elektronik/lain-lain-208/4scug-jual-solenoid-doorlock-seri-ly-03-dc12v

2.2.5. RTC (Real Time Clock)

RTC adalah jenis pewaktu yang bekerja berdasarkan waktu yang sebenarnya atau dengan kata lain berdasarkan waktu nyata yang ada pada jam. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start) dan pada saat berhenti (stop). RTC berbentuk suatu chip (IC) yang memiliki fungsi sebagai penyimpan waktu dan tanggal.

Dalam proses penyimpanannya RTC sendiri memiliki register yang dapat menyimpan data detik, menit, jam, tanggal, bulan dan tahun. RTC ini

31

memiliki 128 lokasi RAM yang terdiri dari 15 bytes untuk data waktu serta kontrol, dan 113 bytes sebagai RAM umum.

(http://mochincorp.blogspot.co.id/2012/10/jam-7-segment-menggunakan-rtc-real-time.html).

2.2.6. Kartu MicroSD

MicroSD adalah kartu memori non-volatile yang dikembangkan oleh SD Card Association yang digunakan dalam perangkat portable. Saat ini, teknologi microSD sudah digunakan oleh lebih dari 400 merek produk serta dianggap sebagai standar industri de-facto.

Keluarga microSD yang lain terbagi menjadi SDSC yang kapasitas maksimum resminya sekitar 2GB, meskipun beberapa ada yang sampai 4GB. SDHC (High Capacity) memiliki kapasitas dari 4GB sampai 32GB. Dan SDXC (Extended Capacity) kapasitasnya di atas 32GB hingga maksimum 2TB. Keberagaman kapasitas seringkali membuat kebingungan karena masing-masing protokol komunikasi sedikit berbeda.

Dari sudut pandang perangkat, semua kartu ini termasuk kedalam keluarga SD. SD adapter memungkinkan konversi fisik kartu SD yang lebih kecil untuk bekerja di slot fisik yang lebih besar dan pada dasarnya ini adalah alat pasif yang menghubungkan pin dari microSD yang kecil ke pin adaptor microSD yang lebih besar.

Protokol komunikasi untuk SDHC/SDXC/SDIO sedikit berbeda dengan MicroSD yang sudah mapan karena biasanya host device keluaran lama tidak bisa mengenali kartu keluaran baru. Kebanyakan masalah mengenai

inkompatibilitas ini dapat diselesaikan dengan firmware update. (http://www.harianandroid.com/2014/04/pengertian-dan-fungsi-sd-card.html)

2.2.7. Relay

Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay akan terjadi perubahan posisi OFF ke ON pada saat diberikan energi elektro magnetik pada armatur relay tersebut. Relay pada dasarnya terdiri dari 2 bagian utama yaitu saklar mekanik dan sistem pembangkit elektromagnetik (induktor inti besi). Saklar atau kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke induktor pembangkit magnet untuk menrik armatur tuas saklar atau kontaktor relay . Relay memiliki 2 jenis konstruksi, yaitu relay elektromekanik posisi Normally Close (NC) dan posisi Normally Open (NO), berikut pada Gambar 2.15 salah satu bentuk relay normally close (NC). (http://elektronika-dasar.web.id/teori-relay-elektro-mekanik)

Gambar 2.13 Modul relay 5 Volt

33

Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dan sistem kendali elektronik yang berbeda sistem power supplynya. Secara fisik antara saklar atau kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol terpisah. Bagian utama relay elektro mekanik adalah sebagai berikut:

a. Kumparan elektromagnetik adalah lilitan tembaga untuk menghasilkan medan magnet yang dapat mengendalikan iron core menggerakkan armature.

b. Saklar atau kontaktor bagian yang akan terhubung ke beban untuk dialiri arus melalui armature.

c. Swing Armature adalah bagian yang digerakkan oleh iron core agar terhubung dengan saklar untuk mengalirkan arus ke beban.

d. Spring (Pegas) adalah bagian untuk memudahkan armature berubah posisi.

34

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

3.1.Langkah Penelitian

Penelitian dimulai dengan studi awal terhadap karya-karya sejenis yang menggunakan NFC untuk mengakses pintu. Setelah itu dilakukan perancangan alat secara keseluruhan. Perancangan alat secara kesuluruhan akan dibagi menjadi 2 bagian, yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Jika perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak telah selesai, dilanjutkan dengan pengujian untuk memeriksa bahwa alat dapat bekerja sesuai dengan rancangan. Apabila terdapat bagian – bagian yang tidak bekerja sesuai dengan rancangan, dilakukan pemeriksaan kembali dari perangkat keras maupun perangkat lunak. Jika setelah diuji kembali, alat dapat bekerja sesuai dengan rancangan, maka dilanjutkan dengan menganalisis hasil penelitian. Gambar 3.1 merupakan flowchart dari langkah penelitian yang akan dilakukan dalam penelitian ini.

35

Ya Tidak

Gambar 3.1 Flowchart langkah penelitian

Pada langkah pengujian alat, terdiri dari pengujian fungsional di masing-masing bagian dan pengujian alat secara keseluruhan. Pengujian ini dilakukan untuk memastikan bahwa setiap bagian bekerja sesuai dengan yang telah dirancang. Pengujian fungsional meliputi pengujian pada NFC, mendaftar dan menghapus ID, pengujian data logger pada microSD, pengujian membuka kunci pintu dan pengujian alat secara keseluruhan.

3.2.Gambaran Umum

Pengertian perancangan sistem adalah penggabungan beberapa rangkaian yang sudah ada ataupun membuat rangkaian menjadi satu sistem utuh. Pada Gambar 3.2 menjelaskan blok diagram dari perancangan sistem keseluruhan yang akan dibuat.

Sudah sesuai rancangan Mulai

Selesai Studi Awal

Merancang dan membangun perangkat lunak

Pengujian Alat

Analisis Hasil Merancang dan membangun

Gambar 3.2 Blok diagram sistem

Gambar 3.2 terdapat beberapa peralatan yang membentuk suatu sistem. Secara umum sistem akan bekerja saat tag NFC dibaca oleh NFC reader, kemudian ID yang terbaca oleh Arduino ditampilkan pada layar serial dan dicatat secara real time pada microSD. Selanjutnya Arduino akan mengaktifkan solenoid jika ID tersebut ada pada daftar ID di memori Arduino dan buzzer juga akan berbunyi. Untuk melakukan pembacaan ID yang lain, limit switch harus aktif terlebih dahulu sebagai tanda bahwa pintu sudah dalam keadaan tertutup dan terkunci kembali. Jika ID yang dibaca reader NFC tidak terdaftar pada memori Arduino, maka buzzer aktif dengan suara yang berbeda dan solenoid tidak aktif.

3.3.Perancangan Perangkat Keras

3.3.1. NFC (Near Field Communication)

Komponen utama pada sistem ini adalah NFC (Near Field Communication). Terdapat 2 komponen utama pada NFC (Near Fielad Communication) yang berperan pada sistem, yaitu tag NFC dan NFC reader. Tipe NFC (Near Field

Communication) reader yang digunakan adalah NXP PN532 dengan

Mikro kontroler Tag NFC

Limit Switch

MicroSD Button

Solenoid Catu daya 12V Reader NFC

Buzzer

37

menggunakan komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit). Maka pada PCB NFC terdapat saklar konfigurasi untuk memilih komunikasi I2C dengan membuat saklar 1 ON dan saklar 2 OFF. Sedangkan tag NFC yang akan digunakan adalah tipe 2 yaitu Mifare 1K ISO/IEC 14443A yang bekerja pada frekuensi yang sama dengan reader yaitu 13,56 MHz. NFC terhubung ke RTC (Real Time Clock) dengan konfigurasi VCC ke pin VCC, Gnd ke pin Gnd, SDA ke pin SDA dan SCL ke pin SCL. NFC akan terhubung ke Arduino melalui RTC, maka sambungan RTC ke Arduino adalah VCC ke pin 5V, GND ke pin GND, SDA ke pin A4 dan SCL ke pin A5.

3.3.2. Ethernet Shield

Ethernet shield pada sistem ini digunakan untuk menghubungkan microSD dengan Arduino, karena Ethernet Shield memiliki slot untuk dipasang sebuah microSD. MicroSD akan digunakan sebagai data logger ID yang dibaca oleh Arduino. Ethernet shield dihubungkan ke Arduino dengan cara menumpuknya di bagian atas Arduino dengan menyesuaikan pin-pinnya. MicroSD yang akan digunakan termasuk pada class 4 dengan kapasitas memori 4 GB.

3.3.3. Solenoid dan Relay

Solenoid pada sistem ini digunakan sebagai kunci pintu elektrik dengan tambahan relay sebagai saklarnya. Solenoid yang digunakan adalah seri door lock LY-03 dengan 12 Volt. Maka, solenoid dihubungkan ke relay modul 5 V yang

compatible dengan Arduino pada pin gnd untuk gnd, pin 5 V untuk VCC dan pin

7 untuk input. Selanjutnya solenoid diberi tegangan 12 Volt dengan 2-3Amp dari sebuah adaptor yang terpisah dengan adaptor Arduino sebagai power supply.

3.3.4. Limit Switch, Buzzer dan Push Button

Limit switch berfungsi sebagai indikator saat pintu sedang dalam keadaan tertutup. Jika limit switch belum diaktifkan, maka NFC reader tidak dapat membaca tag NFC yang lain karena pintu belum dalam keadaan tertutup dan terkunci kembali. Limit switch dihubungkan ke Arduino dengan menyambungkan ke pin GND dan pin 6 sebagai masukan.

Buzzer berfungsi sebagai indikator suara bahwa ID dari tag NFC yang dibaca sudah terdaftar di memori Arduino. Buzzer dihubungkan ke pin GND dan pin 5 sebagai keluaran dari Arduino. Saat ID tersebut belum terdaftar di memori Arduino, maka buzzer juga akan berbunyi namun dengan suara yang berbeda.

Selain limit switch dan buzzer, pada sistem ini terdapat 4 buah tombol dengan fungsi yang berbeda-beda. Tombol S1 berfungsi sebagai pengatur waktu untuk kebutuhan data logger. Tombol S2 berfungsi sebagai mode penginputan ID baru yang akan dimasukkan ke memori Arduino. Tombol S3 berfungsi sebagai mode untuk menghapus ID yang sudah terdaftar di memori Arduino. Tombol S4 berfungsi untuk memilih ID mana yang akan dihapus dari memori Arduino. Semua tombol tersebut terhubung ke pin analog Arduino dengan konfigurasi S1 ke A0, S2 ke A1, S3 ke A2 dan S4 ke A3 dan ground ke pin GND.

3.3.5. Rancang Bangun Alat

Rancang bangun alat merupakan perencanaan untuk pemasangan perangkat-perangkat keras yang digunakan pada pintu prototype. Perangkat keras akan dipasang dibagian kotak pintu, kecuali 4 buah tombol dan limit switch. Gambar 3.3 merupakan rancangan alat tampak dari depan.

39

Gambar 3.3 Rancangan alat tampak dari depan

Pada bagian depan alat, kotak berwarna merah adalah letak NFC reader, dan kotak berwarna hitam merupakan solenoid sebagai kunci pintu. Untuk rancangan alat tampak dari belakang ditunjukkan oleh Gambar 3.4. dengan limit switch di bagian atas pintu, Arduino Uno dan Ethernet Shield pada kotak biru, serta 4 tombol.

Ya

Tidak

Ya Tidak

3.4.Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak digunakan sebagai dasar acuan untuk membuat program yang akan ditanamkan pada Arduino Uno. Arduino diprogram dengan menggunakan software IDE Arduino yang telah disediakan oleh web Arduino sendiri. IDE Arduino dapat melakukan compile dan unggah program sekaligus ke

board Arduino. Pemograman Arduino memiliki kemiripan dengan bahasa

pemograman C namun lebih sederhana. File program yang disimpan akan berbentuk *.ino. Gambar 3.5 merupakan flowchart atau diagram alir dari rancangan program keseluruhan yang akan dibuat.

Gambar 3.5 Flowchart program keseluruhan ID

terdaftar? Kunci Terbuka

Inisialisasi masukan dan keluaran data

Mulai

Baca ID

Power

off? Selesai

Catat di MicroSD

41

Berdasarkan Gambar 3.5 flowchart diatas, maka perancangan perangkat lunak dibagi menjadi beberapa bagian seperti berikut ini:

3.4.1. Program Baca Tag NFC

Program ini berfungsi untuk menjalankan perintah membaca ID tag NFC yang kemudian ditampilkan di layar serial. Gambar 3.6 merupakan flowchart untuk program membaca ID tag NFC sebagai berikut:

Gambar 3.6 Flowchart program baca tag NFC

Program ini dirancang untuk menjalankan perintah kepada NFC reader untuk membaca sebuah tag NFC yang berada pada jangkauan frekuensi yang sama. Setelah itu akan ditampilkan ID tag yang telah dibaca ke layar serial monitor.

Inisialisasi masukan dan keluaran data

Mulai

Baca ID

Tampilkan di layar

Tidak Tidak _Power

Off? Limit

switch Ya

Selesai Inisialisasi masukan

dan keluaran data Mulai

Apabila ID sudah ditampilkan ke layar serial, maka reader dapat membaca tag lagi setelah limit switch diaktifkan. Program akan berakhir jika tidak ada power supply yang terhubung ke rangkaian. Berikut ini adalah potongan program baca tag NFC:

Success=nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO1444 3A, &uid[0], &uidLength);

delay(10);

Potongan program diatas merupakan fungsi untuk membaca ID tag NFC yang disimpan pada variable success.

if(success){

data_nfc=bytetolong(uid[3],uid[2],uid[1],uid[0]); Serial.print("ID: "); Serial.println(data_nfc,HEX); Apabila ID telah dibaca oleh reader dan disimpan pada variable success, maka ID akan ditampilkan di layar serial dalam format hexadecimal dengan menggunakan fungsi serial.print seperti pada potongan program di atas.

3.4.2. Program Mendaftar dan Menghapus ID

Program ini dirancang untuk menjalankan perintah mendaftarkan ID tag NFC yang belum terdaftar di memori EEPROM dan menghapus ID yang telah terdaftar di memori. Gambar 3.7 merupakan flowchart program mendaftarkan ID di memori Arduino.

43

Gambar 3.7 Flowchart program daftar ID

Potongan program berikut ini adalah proses mendaftarkan ID baru di memori Arduino:

if(memory_nfc[i]==data_nfc){Serial.println("Kartu sudah terdaftar");break;}

if(memory_nfc[i]==0){memory_nfc[i]=data_nfc; EEPROMWritelong(i*4,memory_nfc[i]);

Serial.println("Pendaftaran Berhasil"); Serial.println();baca_eeprom();

Ketika program masuk ke mode pendaftaran ID, maka ID tag yang baru akan dibaca. Untuk kemudian ID diperiksa sudah terdaftar di memori Arduino atau belum. Jika belum terdaftar, maka ID akan disimpan pada memori Arduino dan akan ditampilkan pada layar serial. Jika ID sudah terdaftar, maka program mendaftarkan ID selesai.

Selesai Ya Inisialisasi masukan

dan keluaran data Mulai

Baca ID

Tidak Mode

pendaftaran ID

ID tersimpan ID sudah

Begitu juga halnya dengan mode penghapusan ID di memori, ketika mode penghapusan aktif maka dapat dipilih ID yang ingin dihapus. Berikut ini adalah flowchart program untuk menhapus ID di memori Arduino:

Gambar 3.8 Flowchart program hapus ID

Potongan program berikut ini merupakan proses memilih ID yang akan dihapus.

if(digitalRead(s2)==0)i++; if(digitalRead(s3)==0)i--; if(i<0)i=29;

if(i>29)i=0;

if(digitalRead(s2)==0||digitalRead(s3)==0){ Serial.print("ID ");

Serial.print(i); Serial.print(" : ");

Serial.println(memory_nfc[i],HEX);

Inisialisasi masukan dan keluaran data

Mulai

Selesai Mode penghapusan ID

ID dihapus Pilih ID yang

45

Proses penghapusan ID hanya dapat dilakukan satu persatu dengan memilih ID yang akan dihapus. Setelah selesai dipilih ID yang akan dihapus, selanjutnya adalah proses menghapus ID dari memori Arduino dengan potongan program sebagai berikut:

if(digitalRead(s4)==0){ Serial.print("ID "); Serial.print(i); Serial.print(" : ");

Serial.println(memory_nfc[i],HEX); Serial.println("Terhapus !");

memory_nfc[i]=0;

EEPROMWritelong(i*4,memory_nfc[i]);

3.4.3. Program Mencatat Data di MicroSD

Program ini merupakan perintah untuk mencatat atau merekam ID yang mengakses pintu baik yang sudah terdaftar ataupun belum pada microSD. Pencatatan akses pintu ini menampilkan real time pada saat ID membuka kunci dan saat pintu terkunci kembali. Pencatatan akses pintu disimpan pada file *.txt yang akan disimpan pada MicroSD. Gambar 3.9 adalah flowchart dari program mencatat data di MicroSD.

Gambar 3.9 Flowchart program mencatat ID di MicroSD Setelah membaca ID, ID akan dicatat pada MicroSD dengan potongan program sebagai berikut:

dataFile.print("ID: ");

dataFile.println(data_nfc,HEX);

Selain ID yang dicatat pada MicroSD, dicatat juga waktu detail saat ID tersebut mengakses pintu dengan program sebagai berikut:

dataFile.println("Kunci Terbuka"); }

dataFile.print(jam); dataFile.print(":"); dataFile.print(menit); dataFile.print(":"); dataFile.print(detik); dataFile.print(" ");

dataFile.print(font[hari]);

Inisialisasi masukan dan keluaran data

Mulai

Baca ID

Selesai Mencatat ID di

47

Ya

Tidak dataFile.print("/");

dataFile.print(tanggal); dataFile.print("/"); dataFile.print(bulan); dataFile.print("/");

dataFile.println(tahun+2000); dataFile.println();

dataFile.close();

3.4.4. Program Membuka Kunci Pintu

Program ini dirancang untuk membuka kunci pintu dengan mengaktifkan sebuah solenoid yang digunakan sebagai kunci pintu elektrik. Program ini berjalan setelah ada ID yang dibaca, kemudian diperiksa pada memori Arduino. Bila ID sudah terdaftar, maka solenoid aktif dan membuka kunci pintu. Namun jika belum terdaftar, solenoid dalam keadaan tidak aktif. Gambar 3.10 berikut ini adalah flowchart program membuka kunci pintu.

Gambar 3.10 Flowchart program membuka kunci pintu Inisialisasi masukan

dan keluaran data Mulai

Baca ID

Selesai Kunci Terbuka ID sudah terdaftar?

Potongan program berikut merupakan proses mengaktifkan solenoid: if(data_nfc==memory_nfc[i]){

flag_terbuka=1;digitalWrite(relay,LOW);Serial.println(" Kunci Terbuka")

Namun jika ID tidak dapat membuka kunci pintu, maka potongan programnya adalah:

while(flag_terbuka==1){

if(flag_terbuka==1&&flag_terbuka1==0&&digitalRead(s_pin tu)==1)flag_terbuka1=1;

if(flag_terbuka==1&&flag_terbuka1==1&&digitalRead(s_pin tu)==0){

digitalWrite(relay,HIGH);

49

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1.Metode Pengujian

Tujuan pengujian alat adalah untuk membuktikan bahwa sistem yang diimplementasikan telah memenuhi spesifikasi yang telah direncanakan sebelumnya. Berdasarkan spesifikasi sistem yang telah dijalankan sebelumnya, maka dilakukan pengujian terhadap sistem menggunakan beberapa metode pengujian. Metode pengujian dipilih berdasarkan fungsi operasional dan beberapa parameter yang ingin diketahui dari sistem tersebut. Dalam penelitian ini dipilih 2 macam metode pengujian, yaitu pengujian fungsional dan pengujian kinerja sistem secara keseluruhan. Pengujian fungsional digunakan untuk membuktikan bahwa sistem yang diimplementasikan dapat memenuhi persyaratan fungsi operasional yang direncanakan sebelumnya. Sedangkan pengujian kinerja sistem secara keseluruhan bertujuan untuk memperoleh beberapa parameter yang dapat menunjukkan kemampuan dan kehandalan sistem dalam menjalankan fungsi operasionalnya. Dengan menggunakan 2 metode penelitian di atas, diharapkan pada sistem dapat ditemukan kelebihan dan kekurangan dari alat yang dibuat sehingga memudahkan jika dilakukan pengembangan nantinya.

4.2.Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional dilakukan dengan cara menguji bagian - bagian dari sistem keseluruhan yang terdiri dari :

2. Pengujian mode pendaftaran dan mode penghapusan ID (Identity) 3. Pengujian penyimpanan data di MicroSD

4. Pengujian solenoid sebagai kunci pintu

Berikut hasil pengujian masing-masing bagian fungsional: 4.2.1. Pengujian NFC (Near Field Communication)

Pengujian NFC tipe PN532 dilakukan dengan menghubungkan NFC dengan Arduino Uno. NFC terhubung ke Arduino menggunakan komunikasi I2C dengan menyambungkan pin SDA (Serial Data) ke pin A4, pin SCL (Serial Clock) ke A5, VCC ke pin 5V dan Ground ke pin GND. Setelah terhubung, sebuah tag NFC didekatkan pada reader NFC untuk dibacaseperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.1.

51

Reader NFC akan membaca nomor ID dari tag NFC yang di dekatkan ke reader, masing – masing tag memiliki nomor ID yang unik. Nomor ID tersebut dikonversikan dari bilangan desimal ke bilangan hexadesimal. Pengkonversian nomor ID dilakukan setelah nomor ID terbaca oleh reader NFC. Dalam 1 buah tag NFC memiliki nomor ID yang berukuran 4 bytes. Nomor ID tag yang dibaca akan ditampilkan pada layar serial. Gambar 4.2 adalah tampilan dari layar serial pada Arduino yang membaca nomor ID dari tag NFC.

Gambar 4.2 Tampilan nomor ID tag NFC di layar serial

Hasil dari pengujian NFC menunjukkan bahwa tag NFC yang telah dibaca memiliki ID yaitu 1C3EF1C5 dengan panjang 4 bytes dan termasuk tipe kartu ISO 14443A. Kemudian dilakukan pengujian pada jarak baca tag NFC terhadap reader dengan 5 kartu yang berbeda. Tabel 4.1 merupakan hasil pengujian jarak tag NFC terhadap reader.

Tabel 4.1 Pengujian jarak baca tag NFC

Tag NFC Hasil Pengujian (cm) Rata-rata Jarak

Baca (cm) Uji 1 Uji 2 Uji 3 Uji 4 Uji 5

Kartu 1 Putih Polos 2 2,6 2,5 2,4 2,7 2,44

Kartu 2 E-Money 0,8 0,7 0,4 0,5 0,6 0,6

Kartu 3 KTM UMY 1,8 2 1,9 2,1 1,7 1.9

Kartu 4 Kimia Farm 1,7 1,5 1,9 1,9 1,6 1,72

Maka dari hasil pengujian jarak baca pada Table 4.1, tag NFC dapat dibaca oleh reader dengan jarak baca maksimal yang berbeda-beda. Pada kartu 2 menunjukkan bahwa tag tersebut memiliki jarak baca maksimal hanya sekitar 0,6-0,8 cm. Lain halnya dengan kartu 1 yang memiliki jarak baca maksimal relatif jauh dibandingkan dengan kartu lainnya yaitu sekitar 2-2,7 cm. Selain itu dilakukan juga pengujian membaca tag NFC dengan adanya penghalang sebuah kertas pada reader, dan tag NFC masih bisa terbaca dengan dihalangi selembar kertas. NFC reader juga masih bisa membaca tagi NFC dari belakang pintu yang tertutup triplek setebal 0,5 cm.

Setelah itu, dilakukan pengujian pada waktu tunda reader membaca tag NFC. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kecepata reader dalam membaca tag dalam cakupan frekuensi yang dipancarkan reader. Tabel 4.2 merupakan hasil pengujian waktu tunda (delay) reader membaca tag.

Tabel 4.2 Pengujian waktu tunda reader NFC

Tag NFC

Hasil Pengujian

(milidetik) Rata-rata Waktu Tunda (milidetik) Uji 1 Uji 2 Uji 3

Kartu 1 Putih Polos 3 2 3 2,66

Kartu 2 E-Money 2 1 2 1,66

Kartu 3 KTM UMY 2 2 3 2,33

Kartu 4 Kimia Farm 2 2 3 2,33

Kartu 5 Flaurent 3 2 2 2,33

Hasil dari pengujian waktu tunda reader membaca tag pada Tabel 4.2 menunjukkan bahwa setiap kartu memiliki waktu tunda baca yang berbeda namun relatif sama sekitar 2,3 milidetik. Jadi, dari hasil pengujian NFC yang meliputi

53

membaca ID tag, pengujian jarak baca maksimal dan pengujian waktu tunda baca tag dapat disimpulkan bahwa tag NFC memiliki jarak baca maksimal 2 – 2,7 cm dengan waktu tunda baca sekitar 2,3 milidetik.

4.2.2. Pengujian Mode Pendaftaran dan Mode Penghapusan ID

Pengujian pendaftaran dan penghapusan ID dilakukan dengan menekan tombol nomor 2 yaitu Daftar ID selama beberapa detik hingga muncul tulisan Mode Pendaftaran ID pada layar serial. Setelah itu tag NFC didekatkan ke reader untuk dibaca ID yang akan didaftarkan di memori Arduino. Jika ID sudah didaftarkan, maka akan tertampil tulisan “ID sudah terdaftar” pada layar serial, namun jika belum terdaftar maka akan tertampil “Pendaftaran Berhasil”. Kemudian menampilkan daftar ID yang ada di memori seperti Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Mode pendaftaran ID

Hasil dari pengujian Mode Pendaftaran ID pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa tag NFC dengan ID: 2D3B57E0 telah berhasil didaftarkan dan disimpan di memori Arduino pada slot ID ke 3.

Selanjutnya dilakukan pengujian mode penghapusan ID dari memori Arduino dengan menekan tombol nomor 3 yaitu hapus ID. Tombol ditekan selama

beberapa detik, hingga muncul tulisan Mode Hapus ID pada layar serial. Setelah mode hapus ID aktif, isi memori akan ditampilkan kembali seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Mode penghapusan ID aktif

Untuk memilih slot ID yang akan dihapus dengan menekan tombol 2 dan tombol 3 sebagai menu ke atas dan ke bawah. Setelah memilih slot yang akan dihapus, tombol 4 ditekan untuk mengeksekusi perintah menghapus ID yang telah dipilih seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Menghapus ID di memori Arduino

Hasil dari pengujian Mode Penghapusan ID menunjukkan bahwa slot ID ke 3 dengan ID: 2D3B57E0 telah berhasil dihapus dari memori Arduino. Maka slot ID ke 3 di memori Arduino akan kembali kosong seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5.

55

4.2.3. Pengujian Penyimpanan data di MicroSD

Pengujian fungsional penyimpanan data di MicroSD dilakukan untuk menguji pada sistem penyimpanan atau pencatatan data di MicroSD melalui Ethernet Shield. Berikut potongan program yang digunakan untuk memberikan perintah menyimpan data pada MicroSD apabila ada ID yang dibaca oleh reader, baik yang belum terdaftar atau yang sudah terdaftar di memori Arduino dengan keterangan waktu baca ID secara real time:

dataFile.print("ID: "); dataFile.println(data_nfc,HEX); {if(data_nfc==memory_nfc[i]){ dataFile.print(jam); dataFile.print(":"); dataFile.print(menit); dataFile.print(":"); dataFile.print(detik); dataFile.print(" "); dataFile.print(font[hari]); dataFile.print("/"); dataFile.print(tanggal); dataFile.print("/"); dataFile.print(bulan); dataFile.print("/"); dataFile.println(tahun+2000); dataFile.println(); dataFile.close();} i++;if(i>29){Serial.println("Kartu Tidak

Terdaftar");dataFile.println("Kartu tidak terdaftar");} Maka hasil pengujian penyimpanan data di MicroSD untuk ID yang sudah terdaftar atau yang belum terdaftar ditunjukkan oleh Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Penyimpanan data di MicroSD

Hasil dari pengujian penyimpanan data di MicroSD menunjukkan bahwa ID: 2D3B57E0 belum terdaftar di memori Arduino dan dibaca oleh reader pada pukul 11:57:51, selasa 9/8/2016 dan ID: 1C3EF1C5 sudah terdaftar dan dibaca reader pada pukul 12:15:5, selasa 9/8/2016. Data tersebut telah tersimpan pada file NFC.txt yang berada pada MicroSD.

Kemudian pengujian penyimpanan data pada microSD dilanjutkan dengan membaca 5 buah tag dengan ID yang berbeda dan dicatat di file NFC.txt. Tabel 4.3 merupakan hasil pengujian penyimpanan data pada MicroSD.

Tabel 4.3 Pengujian penyimpanan data di MicroSD

Tag NFC Hasil Pengujian Penyimpanan Data

Uji 1 Uji 2 Uji 3 Uji 4 Uji 5

Kartu 1C3EF1C5 Tersimpan Tersimpan Tersimpan Tersimpan Tersimpan

Kartu

EFD3A94D Gagal Gagal Gagal Tersimpan Tersimpan

Kartu 2D3B57E0 Tersimpan Gagal Tersimpan Gagal Tersimpan

Kartu 5D3A57E0 Tersimpan Tersimpan Tersimpan Tersimpan Tersimpan

57

Hasil dari pengujian penyimpanan data pada Tabel 4.3 menunjukkan bahwa dari 5 buah tag NFC yang diuji, beberapa tag ada yang mengalami kegagalan menyimpan data di MicroSD setelah ID dibaca oleh reader. Indikator data tersimpan pada microSD ditunjukkan oleh lampu LED pada Ethernet shield yang berada diantara pin AREF dan pin GND. Kegagalan penyimpanan data di MicroSD bisa disebabkan oleh beberapa hal, yaitu pada bagian hardware yang tidak terpasang secara benar atau jarak dari reader dan tag yang kurang dekat. Maka dapat disimpulkan bahwa penyimpanan data di MicroSD dapat berkerja sesuai fungsinya sebesar 80%.

4.2.4. Pengujian Solenoid Sebagai kunci pintu

Pengujian fungsional solenoid sebagai kunci pintu dilakukan untuk memastikan solenoid dapat bekerja sebagai kunci pintu sesuai dengan rancangan. Solenoid diberi catu daya 12 V melalui sebuah modul relay yang telah terhubung ke Arduino. Solenoid akan aktif menarik plunger saat reader membaca ID yang telah terdaftar di memori Arduino seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.7.

Gambar 4.7 menunjukkan bahwa ID: 1C3EF1C5 yang dibaca oleh reader NFC dapat mengaktifkan solenoid untuk membuka kunci pintu karena ID tersebut telah terdaftar di memori Arduino. Berikut Gambar 4.8 menunjukkan keadaan saat solenoid aktif dan kunci terbuka.

Gambar 4.8 Solenoid aktif dan kunci terbuka

Setelah solenoid membuka kunci pintu, apabila limit switch aktif, maka solenoid akan mengunci pintu kembali seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.9.

60

terdaftar di memori Arduino, maka pintu bisa dibuka seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.11.

Gambar 4.11 Kunci pintu terbuka

Saat pintu dalam keadaan terbuka, solenoid akan tetap dalam kondisi aktif hingga pintu tertutup kembali dengan indikator limit switch aktif dan pintu akan terkunci kembali. Selama solenoid aktif pun, reader tidak dapat membaca tag lain sebelum pintu dalam keadaan terkunci kembali. Saat ID 1C3EF1C5 dapat membuka kunci pintu, pada microSD disimpan data berupa keterangan kunci terbuka dan waktu akses seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.12.

Gambar 4.12 ID 1C3EF1C5 tercatat di MicroSD

Pengujian selanjutnya dilakukan pembacaan tag dengan nomor ID EFD3A94D yang dibaca oleh reader NFC. Buzzer mengeluarkan suara beep 2 kali sebagai tanda bahwa ID tersebut tidak terdaftar di memori Arduino. Maka ID EFD3A94D tidak dapat membuka kunci pintu dan pintu masih dalam keadaan tertutup seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.13.

62

Selama pintu dalam keadaan tertutup dan solenoid tidak aktif, maka ID lain dapat dibaca oleh reader. Setiap ID yang mencoba untuk membuka kunci pintu, baik yang terdaftar atau tidak terdaftar akan selalu dicatat dan disimpan datanya di microSD dengan rincian keterangan waktu dan keterangan kondisi kunci pintu seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.14.

Gambar 4.14 Rekap data yang tersimpan di MicroSD

Hasil dari pengujian alat keseluruhan menunjukkan bahwa NFC dapat memberikan keamanan dalam mengakses pintu dengan mencatat ID tag, waktu akses pintu dan keterangan kondisi kunci pintu di sebuah MicroSD. Untuk ID yang sudah terdaftar maupun yang tidak terdaftar, sistem akan selalu mencatat dan menyimpan datanya di MicroSD.

63

BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan, perakitan, pengamatan, dan pengujian terhadap skripsi yang berjudul Pengendalian akses ruangan menggunakan NFC (Near Field Communication) sebagai pembuka kunci pintu dapat diambil kesimpulan.

1. NFC (Near Field Communication) sebagai teknologi baru dapat dikembangkan sebagai pembuka kunci pintu dengan memanfaatkan nomor ID unik pada tag pasif dengan jarak baca sekitar 1,7 cm dan waktu tunda baca sekitar 2 milidetik.

2. Sistem ini dapat memberi kemudahan dalam mengontrol pengguna untuk mengakses sebuah ruangan, karena nomor ID dan waktu mengakses tercatat dan disimpan pada MicroSD dengan keberhasilan penyimpanan data sebesar 80%.

3. NFC (Near Field Communication) memiliki keamanan yang cukup tinggi berdasarkan pada ID tag yang unik dan berbeda setiap tagnya, jarak baca yang dekat dan delay waktu baca yang relatif cepat.

64

2.1. Saran

Beberapa saran yang dapat disampaikan sehingga diharapkan dapat meningkatkan kualitas dan kehandalan dari sistem pengendali akses ruangan menggunakan NFC (Near Field Communication) sebagai pembuka kunci ini lebih baik lagi adalah sebagai berikut :

1. Sistem yang dirancang ini masih perlu pengembangan lebih lanjut dalam hal penyimpanan data di MicroSD yang masih tercatat dalam bentuk file *.txt, dan masih terjadi kegagalan menyimpan data, diharapkan bisa tercatat dalam file Microsoft Excel dan keberhasilan menyimpan data 100%.

2. Diharapkan NFC (Near Field Communication) bisa dikembangkan menjadi kartu identitas karyawan atau mahasiswa untuk daftar hadir dan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari agar dapat digunakan untuk memberikan keamanan dan kenyamanan kepada pengguna.

3. Menambahkan sistem keamanan dalam mengakses ruangan seperti sidik jari atau interaktif LED.

65

DAFTAR PUSTAKA

Pustekkom Depdiknas, 2007, Medan Magnet, http://e-learningman1mdn.blogspot.com/2011/11/medan-magnet.html, diakses 17 Juni 2014.

Rischi, Muhammad. I., 2014, Peralatan Pengukur Arus dan Otomatisasi Lampu Via Sms Gateway Berbasis Arduino Uno, Diploma Teknik Elektro, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Safa’ai, Mohamad S. B., 2013, Near Field Communication (NFC) for Wifi Access Using Contactless Card, Bachelor of Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, Malaysia.

Sejati, Purnomo., 2011, Mengenal Komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit), http://purnomosejati.wordpress.com/2011/08/25/mengenal-komunikasi-i2cinter -integrated-circuit/, diakses 17 Juni 2016.

Zulhikam, Ahmad., 2012, Protokol UDP – Pengertian UDP – Perbedaan Fungsi UDP dan TCP, http://www.jaringankomputer.org/protokol-udp-pengertianudp-perbedaan-fungsi-udpdantcp/, diakses 17 Juni 2016.

2012, Teori Relay Elektro Mekanik, http://elektronika-dasar.web.id/teori-relay-elektro-mekanik/, diakses 25 Juli 2016