bab ii tinjauan pustaka - Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah RFID
Beberapa orang berpikir bahwa device pertama ditemukan oleh Leon Theremin
sebagai suatu tool spionase untuk pemerintahan Rusia sekitar tahun 1945. Hal ini tidak
benar sepenuhnya karena alamat Theremin ini sebenarnya suatu alat pendengar yang
pasif dan bukan merupakan suatu identification tag. Teknologi yang digunakan oleh
RFID sendiri sebenarnya sudah ada sejak tahun 1920 an. Suatu teknologi yang lebih
dekat dengan RFID, yang dinamakan IFF transponder, beroperasi pada tahun 1939 dan
digunakan oleh Inggris pada Perang Dunia II untuk mengenali pesawat udara musuh
atau teman.
2.2 RFID (Radio Frequency Identification)
RFID (Radio Frequency Identication) adalah teknologi yang menggabungkan
fungsi dari kopling eletromagnetik dan elektrostatik pada porsi frequency radio dari
spectrum elektromagnetik, untuk mengidentifikasi sebuah objek. Teknologi RFID
mudah digunakan dan sangat cocok untuk operasi otomatis. RFID mengkombinasikan
keunggulan yang tidak tersedia pada teknologi identifikasi yang lain RFID dapat
disediakan dalam perangkat yang hanya dapat dibaca saja (Read Only) atau dapat dibaca
dan ditulis (Read/write), tidak memerlukan kontak langsung maupun jalur cahaya untuk
dapat beroperasi, dapat berfungsi pada berbagai variasi lingkungan, dan menyediakan
tingkat integritas data yang tinggi.
Kita dapat melihat diagram sederhana sebuah Sistem RFID, seprti yang terlihat
pada Gambar 2.1. Oleh karenanya, dalam mengalokasikan sistem RFID tersebut,
terdapat bebrapa hal yang harus diperhatikan, yaitu:
1. Jenis reader yang dipakai,
2. Jenis tag yang digunakan,
3. Frekuensi operasi dari sistem dan
4. Jarak antara reader dan tag yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Diagram Sederhana Sistem RFID Secara Umum.
2.2.1 Tags
Tags adalah sebuah alat yang melekat pada obyek yang akan diidentifikasi oleh
RFID Reader. RFID Tag dapat berupa perangkat pasif atau aktif. Tag pasif artinya
tanpa battery dan Tag aktif artinya menggunakan baterai. Tag pasif lebih banyak
digunakan karena murah dan mempunyai ukuran lebih kecil. RFID Tag dapat berupa
perangkat read-only yang berarti hanya dapat dibaca saja ataupun perangkat read-write
yang berarti dapat dibaca dan ditulis ulang untuk update.
Sebuah tag RFID atau transponder, terdiri atas sebuah microchip dan sebuah
antena, (seperti terlihat pada Gambar 2.2). Microchip itu sendiri dapat berukuran sekecil
butiran pasir, sekitar 0.4 mm. Chip tersebut menyimpan nomor seri yang unik atau
informasi lainnya tergantung kepada tipe memorinya. Tipe memori itu sendiri dapat
read-only, read-write, atau write-onceread-many. Antena yang terpasang pada
mikrochip mengirimkan informasi ke reader RFID. Biasanya rentang pembacaan
diindikasikan dengan besarnya antena. Antena yang lebih besar mengindikasikan
rentang pembacaan yang lebih jauh. Tag tersebut terpasang atau tertanam dalam obyek
yang akan diidentifikasi. Tag dapat di-scan dengan reader RFID bergerak maupun
stasioner.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 RFID Tags
Tag RFID sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Sebagian tag mudah
ditandai, misalnya tag anti-pencurian yang terbuat dari plastik keras yang dipasang pada
barang-barang di toko. Tag untuk tracking hewan yang ditanam di bawah kulit
berukuran tidak lebih besar dari bagian lancip dari ujung pensil. Bahkan ada tag yang
lebih kecil lagi yang telah dikembangkan untuk ditanam di dalam serat kertas uang.
Tag pasif adalah tag paling sederhana, yaitu tag yang tidak memiliki catu daya
sendiri serta tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Sebagai gantinya, tag
merespon emisi frekuensi radio dan menurunkan dayanya dari gelombang-gelombang
energi yang dipancarkan oleh reader. Sebuah tag pasif minimum mengandung sebuah
indentifier unik dari sebuah item yang dipasangi tag tersebut. Data tambahan
dimungkinkan
untuk
ditambahkan
pada
tag,
tergantung
kepada
kapasitas
penyimpanannya.
Dalam keadaan yang sempurna, sebuah tag dapat dibaca dari jarak sekitar 10 hingga 20
kaki. Contoh aplikasi tag pasif adalah pada pas transit, pas masuk gedung, barangbarang konsumsi. Harga tag pasif lebih murah dibandingkan harga versi lainnya.
Perkembangan tag murah ini telah menciptakan revolusi dalam adopsi RFID dan
memungkinkan penggunaannya dalam skala yang luas baik oleh organisasi-organisasi
pemerintah maupun industri.
Tag semipasif adalah versi tag yang memiliki catu daya sendiri (baterai) tetapi
tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Dalam hal ini baterai digunakan
oleh tag sebagai catu daya untuk melakukan fungsi yang lain seperti pemantauan
keadaan lingkungan dan mencatu bagian elektronik internal tag, serta untuk
memfasilitasi penyimpanan informasi. Tag versi ini tidak secara aktif memancarkan
Universitas Sumatera Utara
sinyal ke reader. Sebagian tag semipasif tetap diam hingga menerima sinyal dari
reader. Tag semi pasif dapat dihubungkan dengan sensor untuk menyimpan informasi
untuk peralatan keamanan kontainer. Rentang baca yang dijangkau tag semipasif dapat
mencapai 100 kaki.
Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip juga memiliki catu
daya sendiri dan pemancar serta mengirimkan sinyal kontinyu. Tag versi ini biasanya
memiliki kemampuan baca tulis, dalam hal ini data tag dapat ditulis ulang dan/atau
dimodifikasi. Tag aktif dapat menginisiasi komunikasi dan dapat berkomunikasi pada
jarak yang lebih jauh, hingga 750 kaki, tergantung kepada daya baterainya. Harga tag
ini merupakan yang paling mahal dibandingkan dengan versi lainnya.
Sistem RFID terdiri dari dua komponen utama, seperti ditunjukan pada Gambar 2.3,
yaitu:
Gambar 2.3 Layout Dasar RFID Tag
Tag RFID diklasifikasikan menjadi lima kelas, yaitu:
1. CLASS0/1-Read Only,Factory programmed
Jenis ini adalah jenis tag paling sederhan, dimana data di tulis sekali ketika
dimanufaktur. Lalu memori di-non aktifkan dari segala bentuk pembaruan
(updates).
2. CLASS II- Write Once Read Only, Factory or User programmed
Universitas Sumatera Utara
Dalam kasus ini tag diproduksi tanpa adanya data yang tertulis di dalam
memori. Data dapat ditulis oleh pemenufaktur tag, atau oleh pengguna untuk
satu kali. Setelah itu tag tidak dapat lagi deprogram, tetapi hanya dapat
dibaca.
3. CLASS III-Read Write
Jenis ini merupakan jenis tag yang fleksibel, dimana pengguna mempunyai
akses untuk menulis dan membaca data kedalam memori tag.
4. CLASS VI-Read Write with on board sensors
Tag jenis ini mempunyai sensor onboard untuk merekam parameter seperti
temperature, tekanan udara dan pergerakan, yang dapat direkam dengan
menuliskannya kedalam memori tag. Pembacaan parameter dilakukan ketika
terhubung dengan reader, tag bias dari jenis aktif atau semi-pasif.
5. CLASS V-Read Write with integrated transmitters.
Jenis tag ini seperti miniature radio, yang dapat berkomunkasi dengan tag
dan peralatan lain, tanpa harus adanya reader. Hal ini berarti tag ini aktif
dengan power dari baterai sendiri.
Gambar 2.4 Macam-macam bentuk RFID
Tag ini bekerja saat antena mendapatkan sinyal dari reader RFID dan sinyal
tersebut akan dipantulkan lagi, sinyal pantul ini biasanya sudah ditambahkan dengan
data yang dimiliki tag tersebut. RFID tag ukurannya dapat berbeda-beda, pada
Universitas Sumatera Utara
umumnya kecil. Beberapa jenis tag yang sudah diproduksi dan karakteristik dari umum
RFID Tag terlihat pada Gambar 2.4 dan Tabel 2.1, yang diantaranya adalah:
1. Tag bebentuk disk atau koin
2. Tag dari bahan kaca
3. Tag dari bahan plastic
4. Tag yang ditanamkan ke dalam metal,kunci, dsb
Tabel 2.1 Karakteristik Umum Tag RFID
Jenis tag
Tag pasif
Tag semipasif
Tag aktif
Catu daya
Eksternal (dari reader)
Baterai internal
Baterai internal
Rentang
Dapat mencapai 20
Dapat mencapai 100
Dapat mencapai 750
baca
kaki
kaki
kaki
Tipe
Umumnya read-only
Read-write
Read-write
Dapat mencapai 20
2 sampai 7 tahun
5 samapai 10 tahun
memori
Usia tag
tahun
Secara teknis, penggunaan teknologi ini memberikan keuntungan yang cukup
banyak. Tabel 2.2 berikut memberikan gambaran sekilas mengenai kelebihan teknologi
ini.
Tabel 2.2 Kelebihan Contactless Smart Card
Kelebihan
Keterangan
Tidak memerlukan kontak fisik Mudah untuk digunakan
Umur kartu lebih lama
Akibat tidak adanya kontak
fisik pada penggunaannya.
Kapasitas memori besar dan
Kartu berukuran 1kByte mampu
Variatif
menyimpan lebih dari 200
transaksi
Penggunaan dengan teknologi
Penggunaan dual interface
lain
semacam mikroprosesor
Universitas Sumatera Utara
Sekuritas tinggi
Data terenkripsi pada
kanal RF dan atau pada
memori
Mampu memproses lebih dari
Adanya manejemen
1 kartu pada waktu yang sama
akses jamak, dengan
anti collision
Jarak baca variatif
Jarak dekat maupun jauh
CSC digolongkan sebagai kartu memori, sehingga sifatnya hanya baca atau tulis
saja. Tidak ada pemrosesan lebih lanjut oleh mikroprosesor seperti layaknya pada Chip
maupun SIM Card Selular. Tetapi, bilamana dibutuhkan, tersedia pula jenis Contactless
Smart Card Dual Interface, yaitu kartu dengan kemampuan Contactless dan
prosesing. Kartu jenis ini diproduksi dengan menggabungkan 2 teknologi menjadi satu,
yaitu contactless Smart Card dan Microprosesor Smart Card.
Kartu CSC tersedia dengan kapasitas memori yang cukup beragam dari 512 bit,
1, 4, 8, 16 hingga 32 kByte seperti yang telah diproduksi oleh Philips melalui
produknya mifare yang
ISO
14443
compliance.
Sebagai
ilustrasi
4kByte
kartu mifare mampu menyimpan kurang lebih 235 jenis transaksi.
Teknologi CSC pun mengadopsi teknologi pengaman data, Enkrpsi. Teknologi
ini untuk menjamin keamanan data dari penyadapan, pembajakan dan penyalahgunaan
informasi pada kartu. Teknologi ini juga mengadopsi teknologi akses jamak untuk
proses pembacaan simultan lebih dari satu kartu. Sehingga bila dibutuhkan, dalam satu
proses dapat dilakukan transaksi pada lebih dari 1 kartu sekaligus.
2.2.2 RFID Reader
RFID Reader, terdiri atas RFID Reader dan antena yang akan mempengaruhi
jarak optimal identifikasi. RFID Reader akan membaca atau mengubah informasi yang
tersimpan didalam Tag melalui frekuensi radio.
Reader RFID tipe MRC522 digunakan dalam 13.56 MHz kartu chip komunikasi
conctactless yang sangat terintegrasi untuk membaca dan menulis. RFID reader adalah
merupakan alat pembaca RFID Tag.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Bentuk Fisik RFID Reader
Kelebihan sistem RFID ini lebih unggul dari penggunaan kode bar. Tag dapat
dibaca jika lewat di dekat pembaca, bahkan jika itu ditutupi oleh obyek atau tidak
terlihat. Tag dapat dibaca dalam wadah, karton, kotak atau lainnya, dan tidak seperti
barcode, RFID tag dapat sekaligus dibaca ratusan id pada suatu waktu. Kode Bar hanya
dapat dibaca satu per satu menggunakan perangkat saat ini. RFID juga tahan air dan
gesekan karena biasanya dikemas dalam chip plastik yang kadang dimasukkan kedalam
bodi obyek yang dipasang RFID. Adapun spesifikasi modul reader tersebut dapat dilihat
pada Tabel 2.2.
Tabel 2.3 Spesifikasi Modul Reader MRC522
Chipset
MFRC522 Contacless Reader/Writer IC
Frekuensi
13,56 MHz
Jarak Pembacaan kartu
< 50mm
Protocol Akses
SPI (Serial Peripheral Interface) @ 10Mbps
Kecepatan transmisi RF
424kbps (dua arah/bi-directional)/848kbps
Catu daya
3,3 Volt
Konsumsi arus
13-26 mA pada saat operasi baca/tulis, < 80A saat
modus siaga
Suhu Operasional
-20C s/d +80C
Dimensi
40 x 50 mm
Universitas Sumatera Utara
2.2.3
Kelebihan dan Kelemahan RFID
Kelebihan RFID yaitu:
1. Data yang dapat ditampung lebih banyak daripada alat bantu lainnya (kurang
lebih 2000 byte)
2. Ukuran sangat kecil (untuk jenis pasif RFID) sehingga mudah ditanamkan
dimana-mana
3. Bentuk dan design yang flexibel sehingga sangat mudah untuk dipakai
diberbagai tempat dan kegunaan karena chip RFID dapat dibuat dari tinta
khusus.
4. Pembacaan informasi sangat mudah, karena bentuk dan bidang tidak
mempengaruhi pembacaan, seperti sering terjadi pada barcode, magnetik dll.
5.
Jarak pembacaan yang flexibel bergantung pada antena dan jenis chip RFID
yang digunakan.Seperti contoh autopayment pada jalan tol, penghitungan stok
pada ban berjalan, access gate.
6. Kecepatan dalam pembacaan data.
Kelemahan RFID yaitu:
1. Tag hanya dapat mengirimkan informasi dalam jarak yang dekat dan pembaca
RFID harus menyediakan daya tambahan untuk tag RFID. Pada sistem RFID
umumnya, tag atau transponder ditempelkan pada suatu objek. Setiap tag dapat
membawa informasi yang unik, di antaranya: serial number, model, warna,
tempat perakitan, dan data lain dari objek tersebut. Ketika tag ini melalui medan
yang
dihasilkan
oleh
pembaca
RFID
yang
kompatibel,
tag
akan
mentransmisikan informasi yang ada pada tag kepada pembaca RFID, sehingga
proses identifikasi objek dapat dilakukan. Faktor penting yang harus
diperhatikan dalam RFID adalah frekuensi kerja dari sistem RFID. Ini adalah
frekuensi yang digunakan untuk komunikasi wireless antara pembaca RFID
dengan tag RFID. Ada beberapa band frekuensi yang digunakan untuk sistem
RFID. Pemilihan dari frekuensi kerja sistem RFID akan mempengaruhi jarak
komunikasi, interferensi dengan frekuensi sistem radio lain, kecepatan
komunikasi data, dan ukuran antena. Untuk frekuensi yang rendah umumnya
Universitas Sumatera Utara
digunakan tag pasif, dan untuk frekuensi tinggi digunakan tag aktif. Pada
frekuensi rendah, tag pasif tidak dapat mentransmisikan data dengan jarak yang
jauh, karena keterbatasan daya yang diperoleh dari medan elektromagnetik.
Akan tetapi komunikasi tetap dapat dilakukan tanpa kontak langsung. Pada
kasus ini hal yang perlu mendapatkan perhatian adalah tag pasif harus terletak
jauh dari objek logam, karena logam secara signifikan mengurangi fluks dari
medan magnet. Akibatnya tag RFID tidak bekerja dengan baik, karena tag tidak
menerima daya minimum untuk dapat bekerja. Pada frekuensi tinggi, jarak
komunikasi antara tag aktif dengan pembaca RFID dapat lebih jauh, tetapi masih
terbatas oleh daya yang ada. Sinyal elektromagnetik pada frekuensi tinggi juga
mendapatkan pelemahan (atenuasi) ketika tag tertutupi oleh es atau air. Pada
kondisi terburuk, tag yang tertutup oleh logam tidak terdeteksi oleh pembaca
RFID. Ukuran antena yang harus digunakan untuk transmisi data bergantung
dari panjang gelombang elektromagnetik. Untuk frekuensi yang rendah, maka
antenna harus dibuat dengan ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan
RFID dengan frekuensi tinggi.
2. Akan terjadi kekacauan informasi jika terdapat lebih daripada 1 chip RFID
melalui 1 alat pembaca secara bersamaan, karena akan terjadinya tabrakkan
informasi yang diterima oleh pembaca (kendala ini dapat terselesaikan oleh
kemampuan akan kecepatan penerimaan data sehingga chip RFID yang masuk
belakangan akan dianggap sebagai data yang berikutnya).
3. Jika terdapat frekuensi overlap (dua frekuensi dari pembaca berada dalam satu
area) dapat memberikan informasi data yang salah pada komputer/pengolah data
sehingga tingkat akuransi akan berkurang (permasalahan ini dipecahkan dengan
cara pengimplementasian alat diteksi tabrakan frekuensi atau menata peletakan
area pembacaan sehingga dapat menghindari tabrakan).
4. Gangguan akan terjadi jika terdapat frekuensi lain yang dipancarkan oleh
peralatan lainnya yang bukan diperuntukkan untuk RFID, sehingga chip akan
merespon frekuensi tersebut (frekuensi Wifi, handphone, radio pemancar, dll).
5. Privasi seseorang akan secara otomatis menjadi berkurang, karena siapa saja
dapat membaca informasi dari diri seseorang dari jarak jauh selama orang
Universitas Sumatera Utara
tersebut memiliki alat pembaca, sebagai contoh seseorang dapat membaca
jumlah uang yang dimiliki orang lain didalam dompetnya.
2.2.4
Prinsip Kerja RFID
Prinsip kerja RFID secara umum yaitu RFID berkerja dengan mengirimkan data
biner sebesar 64 bit dan menghasilkan gelombang carrier sebesar 127 KHz sampai
dengan 2,4 GHz. Proses pengiriman data ini terjadi karena adanya pengaruh medan
elektromagnetik yang dihasilkan oleh RFID reader. Teknologi RFID didasarkan pada
prinsip kerja gelombang elektromagnetik, dimana:
1. Komponen utama dari RFID tag adalah chips dan tag-antena yang biasa
disebut dengan inlay, dimana chip berisi informasi dan terhubung dengan
tag-antena.
2. Informasi yang berada atau tersimpan dalam chip ini akan terkirim atau
terbaca melalui gelombang elektromagnetik setelah tag-antena mendapatkan
atau menerima pancaran gelombang elektromagnetik dari reader-antenna
(interogator). RFID reader ini yang sekaligus akan meneruskan informasi
pada application server.
Salah satu keistimewaannya RFID ini tidak memerlukan catu daya pada saat
melakukan pengidentifikasian karena telah tersedia catu daya yang berasal dari RFID
reader berupa medan magnetik (Self Powering). Data yang dikirim dari RFID tag ke
RFID reader berupa deretan angka biner yang merepresentasikan identitas yang dimiliki
oleh pemilik RFID tag tersebut, biasanya berupa ID. Selanjutnya data yang diterima
oleh RFID reader akan diinputkan ke komputer dan mencocokkan ID dengan database
yang telah di input sebelumnya.
2.2.5
Antena
Antena adalah unsure yang penting untuk menentukan jarak baca antara Reader
dengan RFID Tag dan juga seberapa luas area pembacaan, karena itu ada
beberapa satuan antenna yang perlu diperhatikan antara lain:
a. Penguatan Antena (Gain antenna biasanya dalam Bisotropic decibel)
b. Polarisasi gelombang (circularly atau linearly)
c. Bentuk antenna (Direct atau Omni)
Universitas Sumatera Utara
2.2.6
Format Data
Output yang memiliki format ASCII memiliki struktur sebagai berikut:
0x02
Data ASCII Hex 10 2 Karakter ASCII
(1byte)
Byte (10bytes)
CR
Checksum (2byte) (1byte)
LF
0x03
(1byte)
(1byte)
Checksum adalah hasil dari operasi aritmatika “Exclusive OR” (XOR) dari
kesepuluh data hexadecimal berformat ASCII pada memori. Checksum digunakan
untuk memeriksa bahwa keseluruhan data benar dengan mengoreksi kembali data yang
diterima dan dibandingkan dengan checksum, hasilnya harus sama. Untuk mendapatkan
hasil checksum dari kesepuluh data tersebut, tiap byte data dikonversi menjadi biner
terlebih dahulu kemudian dilakukan operasi XOR satu per satu. Hasilnya dikonversi
kembali ke hexadecimal.
Hasil checksum disatukan dengan data diakhir pembacaanya. Dalam pembacaan
RFID kebanyakan data checksum ini juga disertakan sebagai data dari RFID sehingga
keseluruhan pembacaan menjadi 12 byte.
2.2.7
Frekuensi Radio pada RFID
Pemilihan frekuensi radio merupakan kunci karakteristik operasi sistem RFID.
Secara umum tingginya frekuensi mengindikasikan jauhnya jarak baca. Frekuensi yang
lebih tinggi mengindikasikan jarak baca yang lebih jauh. Pemilihan tipe frekuensi juga
dapat ditentukan oleh tipe aplikasinya. Aplikasi tertentu lebih cocok untuk salah satu
tipe frekuensi dibandingkan dengan tipe lainnya karena gelombang radio memiliki
perilaku yang berbeda-beda menurut frekuensinya. Sebagai contoh, gelombang LF
memiliki kemampuan penetrasi terhadap dinding tembok yang lebih baik dibandingkan
dengan gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi, tetapi frekuensi yang lebih tinggi
memiliki laju data (data rate) yang lebih cepat.
Sistem RFID menggunakan rentang frekuensi yang tak berlisensi dan diklasifikasikan
sebagai peralatan industrialscientific-medical atau peralatan berjarak pendek (shortrange device) yang diizinkan oleh Federal Communications Commission (FCC).
Peralatan yang beroperasi pada bandwidth ini tidak menyebabkan interferensi yang
membahayakan dan harus menerima interferensi yang diterima. FCC juga mengatur
batas daya spesifik yang berasosiasi dengan masing-masing frekuensi.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID.
a. Band LF berkisar dari 125 KHz hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk
penggunaan jarak pendek (short-range) seperti sistem antipencurian, identifikasi
hewan dan sistem kunci mobil.
b. Band HF beroperasi pada 13.56 MHz. Frekuensi ini memungkinkan akurasi
yang lebih baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi risiko
kesalahan pembacaan tag. Sebagai konsekuensinya band ini lebih cocok untuk
pembacaan pada tingkat item (item-level reading). Tag pasif dengan frekuensi
13.56 MHz dapat dibaca dengan laju 10 to 100 tag perdetik pada jarak tiga kaki
atau kurang. Tag RFID HF digunakan untuk pelacakan barang-barang di
perpustakaan, toko buku, kontrol akses gedung, pelacakan bagasi pesawat
terbang, pelacakan item pakaian.
c. Band UHF beroperasi di sekitar 900 MHz dan dapat dibaca dari jarak yang lebih
jauh dari tag HF, berkisar dari 3 hingga 15 kaki. Tag ini lebih sensitif terhadap
faktor-faktor lingkungan daripada tag-tag yang beroperasi pada frekuensi
lainnya. Band 900 MHz muncul sebagai band yang lebih disukai untuk aplikasi
rantai supply disebabkan laju dan rentang bacanya. Tag UHF pasif dapat dibaca
dengan laju sekitar 100 hingga 1000 tag perdetik. Tag ini umumnya digunakan
pada pelacakan kontainer, truk, trailer, terminal peti kemas.
d. Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 2.45 GHz dan
5.8 GHz, mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek
didekatnya yang dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi
dengan tag. Tag RFID gelombang mikro biasanya digunakan untuk manajemen
rantai supply. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.4 Frekuensi RFID Yang Umum Beroperasi Pada Tag Pasif
Gelombang Frekuensi
LF
HF
125 Khz
13,56 Mhz
Rentang dan laju baca
-
Dapat mencapai jarak ± 30 cm
-
Kecepatan baca rendah
-
Dapat mencapai jarak ± 90 cm
Universitas Sumatera Utara
-
Kecepatan baca sedang
-
Dapat mencapai jarak ± 4 Meter
-
Kecepatan baca tinggi
Gelombang 2,45/5,8 Ghz
-
Dapat mencapai jarak diatas 5 meter
mikro
-
Kecepatan baca tinggi
UHF
860-930 Mhz
Perangkat RFID akan berkomunikasi jika bekerja pada frekuensi yang sama.
Sejalan dengan karakteristik frekuensi yang berbeda-beda dan kebutuhan atau kondisi
lapangan yang juga sangat bervariasi dalam penerapan RFID, maka saat ini telah
berkembang solusi RFID untuk 4 macam frekuency-band, yaitu:
1. Low Frequency
: 125-134 kHz
2. High Frequency
: 13,56 MHz
3. Ultra High Frequency
: 868-956 MHz
4. Microwave
: 2,45 GHz
2.3 Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini
memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output
PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset.
Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya
terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari
adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut
memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset,
walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal,
sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Untuk
merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras
dan perangkat lunak, yaitu:
1. Sistem minimum mikrokontroler
2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader
Universitas Sumatera Utara
Yang
dimaksud
dengan
sistem
minimum
adalah
sebuah
rangkaian
mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah
IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah
sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4
bagian, yaitu :
1. Prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri
2. Rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari
awal
3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU
4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya
Pada mikrokontroler jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin pada no 2 dan 3
sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah diseting
dari vendornya (biasanya 1MHz,2MHz,4MHz,8MHz), sehingga pengguna tidak perlu
memerlukan rangkaian tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan
spesifikasi tertentu (misal ingin komunikasi dengan PC atau handphone), maka
pengguna harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau
HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk menghasilkan
komunikasi yang sesuai dengan baud rate PC atau HP tersebut.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
-
1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru
lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan
sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board
sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang
menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena
yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang
disediakan untuk tujuan pengembangannya.
Universitas Sumatera Utara
-
Circuit Reset
Gambar 2.6 Board Arduino Uno
Deskripsi Arduino UNO:
Tabel 2.5 Deskripsi Arduino Uno
Mikrokontroller
Atmega328
Operasi Voltage
5V
Input Voltage
7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage
6-20 V (limits)
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
DC Current for 3.3V Pin
50 mA
DC Current per I/O Pin
40 mA
Flash Memory
32 KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 MHz
2.3.1 Catu Daya
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat
datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan
Universitas Sumatera Utara
cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead
dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan
dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan
board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa
panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt. Port-port tersebut
dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Power Supply Arduino Port
Penjelasan Power PIN:
a. VIN - Input voltase board saat anda menggunakan sumber catu daya luar
(adaptor USB 5 Volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), Anda bisa
menghubungkannya dengan pin VIN ini atau langsung ke jack power 5V. DC
power jack (7-12V), Kabel konektor USB (5V) atau catu daya lainnya (712V). Menghubungkan secara langsung power supply luar (7-12V) ke pin 5V
atau pin 3.3V dapat merusak rangkaian Arduino ini.
b. 3V3 - Pin tegangan 3.3 volt catu daya umum langsung ke board. Maksimal
arus yang diperbolehkan adalah 50 mA
c. GND - Pin Ground
d. IOREF - Pin ini penyedia referensi tengangan agar mikrokontrol beroperasi
dengan baik. Memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah
tegangan pada output untuk bekerja dengan 5V atau 3.3V.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Memori
ATmega328 memiliki memory 32 KB (dengan 0.5 KB digunakan sebagai
bootloader). Memori 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat baca tulis dengan
libari EEPROM).
2.3.3 Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin UNO dapat digunakan sebagai input atau output,
menggunakan perintah fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead() yang
menggunakan tegangan operasi 5 volt. Tiap pin dapat menerima arus maksimal hingga
40mA dan resistor internal pull-up antara 20-50kohm, beberapa pin memiliki fungsi
kekhususan antara lain:
a. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Sebagai penerima (RX) dan pemancar (TX) TTL
serial data. Pin ini terkoneksi untuk pin korespondensi chip ATmega8U2
USB-toTTL Serial.
b. External Interrupts: 2 dan 3. Pin ini berfungsi sebagai konfigurasi trigger saat
interupsi value low, naik, dan tepi, atau nilai value yang berubah-ubah.
c. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Melayani output 8-bit PWM dengan fungsi
analogWrite().
d. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin yang support
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
e. LED: 13. Terdapat LED indikator bawaan (built-in) dihubungkan ke digital
pin 13, ketika nilai value HIGH led akan ON, saat value LOW led akan OFF.
f. Uno memiliki 6 analog input tertulis di label A0 hingga A5, masingmasingnya memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog
tersebut terukuru dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan
perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi
analogReference().
g. TWI: pin A4 atau pin SDA dan and A5 atau pin SCL. Support TWI
communication menggunakan Wire library. Inilah pin sepasang lainnya di
board UNO.
Universitas Sumatera Utara
h. AREF. Tegangan
referensi
untuk
input
analog.
digunakan
fungsi
analogReference().
i. Reset. Meneka jalur LOW untuk mereset mikrokontroler, terdapat tambahan
tombol reset untuk melindungi salah satu blok.
2.3.4 Komunikasi
Uno Arduino 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 com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino
menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino
termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke
board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim
melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga
mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan
komunikasi inteface pada sistem.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik Kabel USB Board Arduino Uno
2.3.5 Programming
Arduino uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.
Universitas Sumatera Utara
Para ATmega328 pada Arduino uno memiliki bootloader yang memungkinkan
Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer
hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C. Sistem
dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU
(Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan
header ISP dengan programmer eksternal .
A. Bahasa Pemograman Arduino
Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan
bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi
(high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian,
sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap memilih bahasa C
sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
a. Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti
dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi,
pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator
bahasa pemrograman baru.
b. Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di
beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis
dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux
dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
c. Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh
programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman
telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah.
d. Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutinrutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi
tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya
tanpa harus menulis ulang implementasinya.
e. Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga
mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke
perangkat keras.
Universitas Sumatera Utara
f. Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang
bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses
eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain selain fungsi
utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan.
B. Software Arduino
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada
ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk
meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware
eksternal.
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
mengeditprogram dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing)
menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa
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
memory didalam papan Arduino.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata
“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya
memiliki arti yang sama.
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan
meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux.
Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Dalam bahasa pemograman memiliki beberapa variabel yaitu sebagai
berikut:
Variabel adalah kode program yang digunakan untuk menyimpan suatu nilai
pada sebuah nama. Yang biasa digunakan diantaranya adalah Integer, Long,
Boolean, Float dan Character.
Universitas Sumatera Utara
-
int (integer)
Variabel yang paling sering digunakan dan dapat menyimpan data sebesar 2
bytes (16 bits).
-
long (long)
Biasa digunakan jika nilai datanya lebih besar dari integer. Menggunakan 4
bytes (32 bits).
-
boolean (boolean)
Variabel yang hanya menyimpan nilai TRUE dan FALSE saja. Hanya
menggunakan 1 bit saja.
-
float(float)
Digunakan untuk floating point pada nilai decimal. Memory yang digunakan 4
bytes (32 bits).
-
char(character)
Menyimpan character berdasarkan ASCII kode (contoh: 'A'=65). Menggunakan
1 byte (8 bits).
Pada software arduino ide memiliki kode digital dan analog yang digunakan
pada pemograman arduino. Kode digital dan analog dapat dilihat yaitu sebagai
berikut:
Gambar 2.9 Tampilan Framework Arduino UNO
Universitas Sumatera Utara
2.3.6
Otomatis Software Reset
Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang
tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328
melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip,
software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan hanya
menekan tombol upload di software IDE Arduino.
2.4 Mikrokontroler ATmega328
ATmega 328 adalah chip mikrokontroler 8-bit berbasis AVR-RISC buatan
Atmel.Chip ini memiliki 32 KB memori ISP flash dengan kemampuan baca-tulis (read
write), 1 KB EEPROM, dan 2 KB SRAM. Dari kapasitas memori Flash nya yang
sebesar 32 KB itulah chip ini diberi nama ATmega328. Chip lain yang memiliki
memori 8 KB diberi nama ATmega8, dan ATmega16 untuk yang memiliki memori 16
KB.
Chip ATmega328 memiliki banyak fasilitas dan kemewahan untuk sebuah chip
mikrokontroler. Chip tersebut memiliki 23 jalur general purpose I/O (input/output), 32
buah register, 3 buah timer/counter dengan mode perbandingan, interupt internal dan
external, serial programmable USART, 2-wire interface serial, serial port SPI, 6 buah
channel 10-bit A/D converter, programmable watchdog timer dengan oscilator internal,
dan lima power saving mode. Chip bekerja pada tegangan antara 1.8V ~ 5.5V. Output
komputasi bisa mencapai 1 MIPS per Mhz. Maximum operating frequency adalah 20
Mhz.ATmega328 menjadi cukup populer setelah chip ini dipergunakan dalam board
Arduino. Dengan adanya Arduino yang didukung oleh software ArduinoIDE,
pemrograman chip ATmega328 menjadi jauh lebih sederhana dan mudah. Dibawah ini
adalah pin mikrokontroler atmega328 yang digunakan pada modul arduino uno yang
ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Pin Mikrokontroler ATmega328
2.4.1
Fitur AVR ATMega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi
data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :
•
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu
siklus clock.
•
32 x 8-bit register serba guna.
•
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
•
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
•
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya
dimatikan.
•
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Universitas Sumatera Utara
•
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse
Width Modulation) output.
•
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan
memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan
kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal,
dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari
memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat
dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan
untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan
dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register
pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada
ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan
R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).
Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program
terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan
teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk
fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC,
USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati
memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega328 :
Gambar 2.11 Architecture ATmega328
Gambar 2.12 Konfigurasi Port B
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Konfigurasi Port C
Gambar 2.14 Konfigurasi Port D
2.5 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama
dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada
Universitas Sumatera Utara
diafragma dan
kemudian
kumparan
tersebut
dialiri
arus
sehingga menjadi
elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah
arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap
gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator
bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 2.15 Bentuk Fisik Buzzer
2.6 GUI (Graphic User Interface)
GUI (Graphical User Interface) adalah antarmuka pada sistem operasi atau
komputer yang menggunakan menu grafis agar mempermudah para pengguna-nya
untuk berinteraksi dengan komputer atau sistem operasi.
Jadi, GUI merupakan
antarmuka
pada
sistem
operasi
komputer
yang
menggunakan menu grafis. Menu grafis ini maksudnya terdapat tampilan yang lebih
ditekankan untuk membuat sistem operasi yang user-friendly agar para pengguna lebih
nyaman menggunakan komputer. Menu grafis itu ya seperti ada grafis-grafis atau
gambar-gambar dan tampilan yang tujuannya untuk memudahkan para pengguna
menggunakan sistem operasi. Adapun Kelebihan dan kekurangan dari GUI adalah:
Kelebihan GUI :
1. Desain Grafis lebih menarik.
2. GUI memungkinkan user untuk berinteraksi dengan komputer secara lebih baik.
3. Memudahkan pengguna.
4. Menarik minat pengguna.
Universitas Sumatera Utara
5. Resolusi gambar yang tinggi.
Kekurangan GUI :
1. Memakan memory yang sangat besar.
2. Bergantung pada perangkat keras.
3. Membutuhkan banyak tempat pada layar komputer.
4. Tidak fleksibel.
2.7 Database
Secara sederhana database (basis data) dapat diungkapkan sebagai suatu
perorganisasian data dengan bantuan komputer yang memungkinkan data dapat diakses
dengan mudah dan cepat. Dalam hal ini pengertian akses dapat mencakup pemerolehan
data maupun pemanipulasian data seperti menambah serta menghapus data, data
menjadi lebih cepat untuk diakses terutama kalau dikemas dalam bentuk database.
Dalam hal ini menggunakan software Microsoft Excel.
Universitas Sumatera Utara