PENERAPAN MIKROKONTROLER PADA RFID SEBAGAI SISTEM KENDALI KEAMANAN KENDARAAN BERBASIS SMS

Zulkarnain
Email : zulkarnainvabbeta@gmail.com

Abstrak

Keamanan rumah sangat diperlukan untuk mengatasi tindak kejahatan seperti pencurian dan perampokan. Untuk pengamanan rumah diperlukan sebuah sistem pengamanan yang dapat diaplikasikan atau digunakan oleh suatu perusahaan sistem alarm yang memberikan tingkat keamanan dan kenyamanan yang tinggi bagi para pemilik rumah. Salah satunya adalah sistem keamanan dengan menggunakan Sistem alarm berbasis RFID dirancang untuk menjadi salah satu solusi masalah tersebut. Sistem alarm ini terdiri dari RFID tag dan RFID reader yang terintegrasi dengan alarm yang di terapkan didalam mikrokontroler. RFID tag dilekatkan pada kendaraan bermotor yang diparkir dan RFID reader diletakan pada jalur yang akan dilewati oleh tag pada saat kendaraan akan keluar dari garasi rumah. Sistem ini akan bekerja mengaktifkan alarm pada saat tag masuk jangkauan reader. RFID reader akan mengirimkan data yang ada dalam tag pada alarm dan alarm akan memproses data tersebut dengan membandingkan dengan data yang ada dalam program alarm, jika sesuai maka alarm akan mengaktifkan sirine, mengaktifkan relay serta mengirimkan sms peringatan ke nomor telepon tertentu.

Kata Kunci : Sistem RFID, Mikrokontroler, Sistem Keamanan Kendaraan, Sistem Alarm, SMS

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini telah dikenal suatu sistem RFID yang memanfaatkan gelombang radio untuk melakukan proses identifikasi. Dengan memanfaatkan kelebihan dari RFID yang dapat menembus material maka dapat dimanfaatkan untuk menciptakan suatu sistem yang dapat membunyikan alarm saat terjadi pencurian dengan alat yang tersembunyi di dalam rumah.  Sistem alarm RFID berbasis sms ini terdiri dari RFID tag dan RFID reader yang terintegrasi dengan alarm. RFID tag diletakkan pada kendaraan bermotor yang di parkir di garasi rumah atau pada pintu dan RFID reader diletakkan pada jalur yang akan dilewati oleh tag pada saat kendaraan akan keluar dari garasi rumah atau pada saat pintu terbuka. Sistem ini akan bekerja mengaktifkan alarm pada saat tag masuk jangkauan reader. RFID reader akan mengirimkan data yang ada dalam tag pada alarm dan alarm akan memproses data tersebut dan membandingkan dengan yang ada dalam database alarm. Jika data sesuai maka alarm akan mengaktifkan sirine dan mengirimkan sms peringatan ke nomor tertentu.

Maksud dan tujuan perancangan sistem alarm RFID berbasis sms ini adalah untuk mengurangi tindak pencurian dan perampokan yang terdapat di lingkungan rumah dan juga melengkapi sistem alarm yang ada di dalam rumah. 

2. DASAR TEORI

2.1 Sistem RFID

RFID adalah proses identifikasi seseorang atau objek dengan menggunakan frekuensi transmisi radio. RFID menggunakan frekuensi radio untuk membaca informasi dari sebuah device kecil yang disebut tag atau transponder (Transmitter +  Responder). Tag RFID akan mengenali diri sendiri ketika mendeteksi sinyal dari device yang kompatibel, yaitu pembaca RFID (RFID Reader).

RFID (Radio Frequency Identification) adalah teknologi yang menggunakan gelombang radio untuk mengidentifikasikan objek atau manusia secara otomatis dari jarak jauh. Blok diagram RFID dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar Blok Diagram RFID

Gambar Sisiterm RFID

Suatu sistem RFID umummnya terdiri dari tiga komponen yaitu:

1.     Tag berfungsi sebagai objek pembawa informasi portable. Rfid tag dapat bersifat pasif, semi pasif, dan aktif. Bentuk RFID tag diantaranya adalah sticker, card, glass bead dan integrated.

2.     Reader RFID sebagai pembaca informasi yang ada pada tag pada saat melewatinya. Terminal RFID terhubung langsung dengan sistem host  computer.

3.     Host komputer untuk merekam (record) infromasi yang ada pada RFID tag. Sistem RFID dikelompokkan menjadi beberapa jenis berdasarkan frekuensi, kemampuan dibaca dan sumber energi.  Secara ringkas mekanisme kerja yang terjadi dalam sebuah sistem RFID adalah bahwa sebuah reader frekuensi radio melakukan scanning terhadap data yang tersimpan dalam tag, dan kemudian data tersebut mengirimkan informasi ke sebuah basis data yang menyimpan data yang terkandung dalam tag tersebut.

2.2 Pembaca RFID

Sebuah pembaca RFID harus menyelesaikan dua buah tugas, yaitu: Menerima perintah dari software aplikasi Berkomunikasi dengan tag RFID. Pembaca RFID adalah merupakan penghubung  antara software aplikasi dengan antena yang akan meradiasikan gelombang radio ke tag RFID. Gelombang radio yang diemisikan oleh antena berpropagasi pada ruangan di sekitarnya. Akibatnya data dapat berpindah secara wireless ke tag RFID yang berada berdekatan dengan antena.

2.3 Tag RFID

Tag RFID adalah device yang dibuat dari rangkaian elektronika dan antena yang terintegrasi di dalam rangkaian tersebut. Rangkaian elektronik dari tag RFID umumnya memiliki memori sehingga tag ini mempunyai kemampuan untuk menyimpan data. Memori pada tag secara dibagi menjadi sel-sel. Beberapa sel menyimpan data  Read Only, misalnya  serial number yang unik yang disimpan pada saat tag tersebut diproduksi. Sel lain pada RFID mungkin juga dapat ditulis dan dibaca secara berulang. Berdasarkan catu daya tag, tag RFID dapat digolongkan menjadi:

Tag Aktif : yaitu tag yang catu dayanya diperoleh dari batere, sehingga akan mengurangi daya yang diperlukan oleh pembaca RFID dan tag dapat mengirimkan informasi dalam jarak yang lebih jauh. Kelemahan dari tipe tag ini adalah harganya yang mahal dan ukurannya yang lebih besar karena lebih komplek. Semakin banyak fungsi yang dapat dilakukan oleh tag RFID maka rangkaiannya akan semakin komplek dan ukurannya akan semakin besar.

Tag Pasif : yaitu tag yang catu dayanya diperoleh dari medan yang dihasilkan oleh pembaca RFID. Rangkaiannya lebih sederhana, harganya jauh lebih murah, ukurannya kecil, dan lebih ringan. Kelemahannya adalah tag hanya dapat mengirimkan informasi dalam jarak yang dekat dan pembaca RFID harus menyediakan daya tambahan untuk tag RFID.

Tag RFID telah sering dipertimbangkan  untuk digunakan sebagai barcode pada masa yang akan datang. Pembacaan informasi pada tag RFID tidak memerlukan kontak sama sekali. Karena kemampuan  rangkaian terintegrasi yang modern, maka tag RFID dapat menyimpan jauh lebih banyak informasi dibandingkan dengan barcode. Fitur pembacaan jamak pada teknologi RFID sering disebut sebagai anti collision.

2.2 Mikrokontroler 

Mikrokontroler merupakan sebuah sistem yang terbentuk dari dasar sistem komputer yang terkandung dalam sebuah chip. Mikrokontroler digunakan sebagai salah satu peralatan unit kontrol yang dapat mengerjakan berbagai jenis  instruksi yang diperintahkan dan dapat menerima satu atau beberapa instruksi / tugas yang spesifik, Sebuah mikrokontroler umumnya berisi seluruh memori layaknya komputer dan antarmuka I/O, dan timer yang sudah dikemas dalam suatu mikrokontroler.

Mikrokontroler memiliki ukuran yang kecil, dengan penggunaan mikrokontroler, maka sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas. Berikut beberapa fitur yang umum terdapat dalam mikrokontroler :

1.     Random Access Memory (RAM) sebagai tempat penyimpanan variable.

2.     Register sebagai penyimpanan nilainilai yang akan digunakan dalam proses telah disediakan oleh mikrokontroler.

3.     Special Function Register adalah register khusus yang berfungsi untuk mengatur jalannya mikrokontroler. Special Function Register ini terletak pada Random Acces Memory (RAM).

4.     Input dan Output Pin yang berfungsi sebagai penerima sinyal dan yang mengeluarkan sinyal.

5.     Interrupt  yaitu bagian dari mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian yang dapat melakukan interupsi.

6.     Memori program berfungsi untuk menyimpan kode program / instruksi program ke dalam flash memor.

7.     EPPROM merupakan tempat menyimpan data semi permanen yang hanya dapat dibaca Secara teknis terdapat dua  jenis rangkaian mikrokontroler yang pertama yaitu tipe RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang merupakan mikrokontroler yang memiliki instruksi yang terbatas, contohnya adalah mikrokontroler AVR dan yang kedua adalah tipe CISC (Complex Instruction Set Computer) yang merupakan mikrokontroler yang memiliki instruksi kompleks dan lengkap namun fasilitas internalnya terbatas.

            Dalam perancangan sistem ini kita menggunakn Mikrokontroler ATmega16, mikrokontroler ATmega memiliki jumlah port paling banyak yaitu 32 – 64. Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, sehingga pengaksesan program dapat dilakukan secara bersamaan program Mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

1.     Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 MHz.

2.     Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1 Kbyte.

3.     Port antarmuka SPI dan port USART sebagai komunikasi serial.

4.     Dua buah 8-bit timer/counter dan satu buah 16-bit timer/counter.

5.     Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog.

6.     8 kanal, 10 bit ADCWatchdog timer dengan osilator internal

7.     Programmable serial USART

Mikrokontroler ATmega16 memiliki 40 port yang terdiri dari port A, B, C dan D yang merupakan pin input/output data. Untuk port lain mempunyai fungsi yang berbeda. Gambar port ATmega16  dapat dilihat pada gambar 2 di bawah ini :

Gambar Konfigurasi Port Atmega16

Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari tiap-tiap port pada mikrokontroler ATmega16 sebagai berikut :

1.     Port A merupakan pin I/O data dua arah dan pin masukan ADC.

2.     Port B merupakan pin I/O data dua arah dan berfungsi sebagai timer/counter, komparator analog dan SPI.

3.     Port C merupakan pin I/O data dua arah dan pin timer oscilator.

4.     Port D merupakan pin I/O data dua arah dan pin khusus komparator analog dan komunikasi serial.

5.     VCC merupakan pin I/O daya.

6.     GND merupakan pin ground.

7.     RESET merupakan pin untuk mereset mikrokontroler

8.     XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input clock eksternal.

9.     AVCC dan AREF merupakan pin input tegangan ADC dan referensi.

2.4 Modul Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Gambar Modul Relay

2.5 Modem GSM

            Modem adalah sebuah modulator yang berfungsi menghantarkan data dalam bentuk sinyal informasi ke sinyal pembawa (carrier) dan demodulator yang berfungsi untuk mendapatkan kembali data yang dikirim oleh pengirim. Modem berfungsi merubah komunikasi dua arah dari sinyal digital menjadi sinyal analog atau sebaliknya. Modem GSM yaitu modem wireless mobile yang bekerja pada jalur komunikasi telepon genggam GSM.  Gambar di bawah ini merupakan alur pengiriman SMS :

Gambar Alur Pengiriman SMS

BTS berfungsi sebagai perangkat pemancar dan penerima. BSC yang berfungsi untuk mengatur traffic yang datang dan pergi serta mengatur management sumber radio dan mengatur handover. Kemudian diteruskan ke MSC untuk menghubungkan jaringan selluler dengan jaringan fixed. Data dari MSC diteruskan ke SMSC untuk disimpan dan pengecekan melalui Home Location Register (HLR) untuk mengetahui keberadaan dan mengetahui status handphone. Jika handphone tidak aktif, maka pesan tersimpan di SMSC sampai MSC memberitahukan bahwa handphone telah aktif untuk kemudian SMS dikirim.  Dalam pengiriman SMS terdapat dua mode yang digunakan yaitu :

1.     Mode text merupakan bentuk mode yang sesuai dengan format asli dari sebuah pesan yang merupakan hasil encode yang direpresentasikan dalam format PDU dengan 160 karakter.

2.     Mode Protocol Data Unit (PDU), dimana kode ASCII (8 bit) diubah menjadi bentuk byte PDU (7 bit) pada saat pengiriman dan diubah kembali menjadi kode ASCII saat diterima. AT-Command yang merupakan perintah dasar pada alat telekomunikasi yang dapat melakukan panggilan, mengirim SMS dan sebagainya.

2.7  CodeVision AVR

CodeVision AVR merupakan sebuah program cross compiler yang menggunakan bahasa C++. CodeVision  AVR didesain khusus untuk mikrokontroler pabrikan Atmel seri AVR. CodeVision  AVR memiliki fasilitas Automatic Program Generator bernama CodeWizardAVR yang mampu membangkitkan kode program secara otomatis, sehingga memungkinkan  programmer untuk menulis, dengan mudah instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi antara lain, inisialisasi port input / output, inisialisasi Timer / Counter, inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi, inisialisasi modul LCD dan sebagainya.

3.  PERANCANGAN SISTEM

            Perancangan dan pembuatan Sistem penerapan mikrokontroler pada RFID sebagai sistem kendali keamanan kendaraan berbasis sms ini dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu perancangan hadrware, perancangan software, serta perancangan rangkaian. Berikut adalah alur blok diagram sistem alarm RFID dengan mikrokontroler ATmega 16 dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Gambar Alur Diagram Sistem Alarm RFID dengan Mikrokontroler

Gambar Rangkaian Penerapan Mikrokontroler RFID Sebagai Sistem Kendali Keamanan Kendaraan Berbasis SMS

Konsep Dasar Rancangan Sistem Alarm RFID Gagasan dari sistem ini adalah memasukkan teknologi RFID pada suatu sistem alarm sehingga dapat digunakan untuk sistem keamanan dalam lingkungan perumahan. Secara garis besar sistem alarm RFID ini terdiri dari satu paket teknologi RFID (Tag dan Reader) yang di hubungkan dengan suatu sistem alarm.  Cara kerja dari sisem ini adalah :

1.     Tag RFID di tempelkan pada barang atau benda yang berharga yang akan di identifikasikan. Dalam hal ini adalah mobil.

2.     Reader RFID diletakkan pada jalur yang akan dilewati oleh tag dan mengeluarkan gelombang radio dengan jangkaun seprti pada gambar 10.

3.     Reader RFID akan membaca dan mengirimkan informasi ke sistem alarm dengan ketentuan pada saat RFID tag berada dalam jangkaun reader, maka reader akan membaca nomor identifikasi yang ada pada RFID tag dan mengirimkan nomor tersebut ke sistem alarm.

4.   PENERAPAN

4.1 Penerapan menggunakan analasia Flowchart

Flowchart Sistem Penerapan Mikrokontroler Pada RFID Sebagai Sistem Kendali Keamanan Kendaraan Berbasis SMS. Dapat dilihat pada gambar 21 di bawah ini : 

Gambar 21 Flowchart Sistem Kendali Keamanan Kendaraan

4.2  Hasil Dari Analisa Flowchart

            Penerapan mikrokontroler pada RFID sebagai sistem kendali keamanan kendaraan berbasis sms ini masih dalam bentuk alur saja belum dalam bentuk fisik akan tetapi prosedur pengujiannya dilakukan dengan langkah sebenarnya. Pada perancangan ini menggunakan IC mikrokontroler ATmega16 sebagai pengendali, RFID sebagai Sensor, dan modem wavecom sebagai pengirim data berupa SMS, Adapun tahapan yang di lakukan sebagai berikut : 

1. Menghubungkan steker ke stop kontak untuk mengaktifkan rangkaian power supply dimana yang tegangan output yang digunakan sebesar 5 VDC sebagai konsumsi untuk rangkaian mikrokontroler, rangkaian RFID, dan rangkaian lainnya. Dan untuk 12 VDC yaitu untuk tegangan modem wavecom.

2. Sebelum mengaktifkan rangkaian sistem minimum yang terlebih dahulu diaktifkan adalah modem wavecom. Ditunggu sejenak sampai Modem wavecom berkedip ( sedang mencari jaringan) jika tidak dilakukan seperti itu seluruh rangkaian tidak akan berjalan di karnakan modem di anggap tidak aktif. 

3. Dan apabila seluruh rangkaian telah diberikan tegangan dan modem komunikasi telah siap (Sampai berkedip) kemudian IC akan mengecek perangkat lainnya seperti RFID, buzzer dan relay.

4. RFID tag melewati RFID reader sehingga Buzzer, relay dan modem komunikasi bekerja

5. KESIMPULAN

1.     Modem komunikasi akan bekerja pada ketentuan SMS pada pengukuran waktu mulai dari lampu indikator sesuai dengan waktu yang diperkenankan.

2.     Sistem alarm RFID bekerja dan menjalankan fungsinya

3.     Sistem dapat bekerja pada waktu yang diinginkan  dengan adanya switch dan tombol reset pada alarm

DAFTAR PUSTAKA1.

1.     PENERAPAN MIKROKONTROLER PADA RFID SEBAGAI SISTEM KENDALI KEAMANAN KENDARAAN BERBASIS SMS , 1. Muhamad Fahmi Adha, ST., Alumni (2014) Program Studi Teknik Elektro FT-UNPAK. 2. Ir.Yamato, MT., Staf Pengajar Program Studi Teknik Elektro FTUNPAK. 3. Agustini Rodiah Machdi., ST, MT., Staf Pengajar Program Studi Teknik Elektro FT-UNPAK.

2.     Lingga Wardana, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega16, Simulasi Hardware dan Aplikasi, Andi, Yogyakarta.2006

3.     http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

4.     http://elektronika-dasar.web.id/pengertian-dan-komponen-radio-frequency-identification-rfid/

5.     Bejo, Agus. C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega 8535. Graha Ilmu Yogyakarta.2008