BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Definisi RFID (Radio Frequency Identification)
RFID (Radio Frequency Identification) merupakan salah satu bentuk
perkembangan dari teknologi nirkabel (wireless) yang digunakan sebagai
pengganti teknologi barcode. Teknologi ini bekerja dengan memanfaatkan
gelombang frekuensi transmisi radio untuk mengidentifikasi suatu objek berupa
sebuah piranti kecil yang disebut tag atau transponder (transmitter + responder).
Sistem identifikasi pada RFID merupakan tipe sistem identifikasi otomatis yang
bertujuan untuk memungkinkan data ditransmisikan oleh tag RFID dapat dibaca
oleh suatu reader RFID yang kemudian akan diproses sesuai dengan kebutuhan
dari aplikasi yang dibuat.
Data yang diterima oleh reader RFID merupakan data yang diperoleh dari
proses pentramisian dari data tag. Data tersebut merupakan suatu susunan nomor
unik yang berisi informasi identifikasi yang dapat digunakan untuk aplikasi smart
card, pencarian lokasi, maupun informasi spesifik yang terdapat pada suatu
produk yang memiliki tag. Karena tiap tag memiliki susunan nomor unik yang
berbeda, maka RFID digolongkan sebagai suatu teknologi yang sulit dipalsukan.
7
http://digilib.mercubuana.ac.id/
8
Sehingga, saat ini semakin banyak aplikasi yang dibuat dengan memanfaatkan
teknologi RFID untuk dapat meningkatkan keandalan suatu sistem.
2.1.1 RFID MIFARE RC522
RFID reader / writer MIFARE RC522 adalah merupakan produk dari
NXP yang menggunakan fully integrated yang bekerja di frekuensi 13.56 Mhz
non-contact communication card chip untuk melakukan pembacaan maupun
penulisan. MFRC 522 support dengan semua varian MIFARE Ultralight,
MIFARE DESFire EV1 dan MIFARE Plus RF Identification protocols.
Konfigurasi pin modul RFID reader/writer MIFARE RC522 ditunjukkan dalam
Gambar 2.1 Konfigurasi pin Modul MFRC522
Gambar 2.1 Konfigurasi pin modul MFRC522
Spesifikasi dari modul RFID MIFARE RC522 :

Chipset : MFRC522 Contactless Reader/Writer IC

Frekuensi : 13,56 Mhz

Jarak pembacaan kartu : <50mm

Protokol akses : SPI (Serial Peripheral Interface) @10Mbps

Kecepatan transmisi RF : 424 kbps (dua arah/bi-directional)/848 kbps
(undirectional)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
9

Mendukung kartu MIFARE jenis Classic S50/S70, Ultralight dan DESFire

Framing & Error Detection (parity+CRC) dengan 64 byte internal I/O
buffer

Catu daya : 3,3 Volt

Konsumsi Arus : 13-26 mA pada saat operasi baca/tulis, <80πA saat
modus siaga

Suhu operasional : -20°C s.d +80°C

Dimensi : 40 x 50 mm
MIFARE RC522 RFID reader modul adalah sebuah modul berbasis IC
Philips MFRC522 yang dapat membaca RFID dengan penggunaan yang mudah
dan harga yang murah, karena modul ini sudah berisi komponen-komponen yang
diperlukan oleh MFRC522 untuk dapat bekerja.
2.1.2
RFID Tag
Tag ini bekerja saat antena mendapatkan sinyal dari RFID reader dan
sinyal tersebut akan dipantulkan kembali, sinyal pantul ini biasanya sudah
ditambahkan dengan data yang dimiliki tag tersebut. RFID tag ukurannya dapat
berbeda-beda, pada umumnya kecil. Beberapa jenis tag yang sudah diproduksi
terlihat pada Gambar 2.2, yang diantaranya adalah :
1. Tag berbentuk disk atau koin
2. Tag dari bahan kaca
3. Tag dari bahan plastik
4. Tag yang ditanamkan ke dalam metal, kunci, dsb.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
10
Gambar 2.2 RFID Tag
2.2
Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source
yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller
dengan jenis AVR dari perusahaan ATMEL. Mikrokontroler itu sendiri adalah
chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer.
Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian
elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian
menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas
sebagai ‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian
elektronik. Mikrokontroler ada pada perangkat elektronik di sekeliling kita.
Misalnya Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroler juga
digunakan untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, maupun
robot industri. Komponen utama Arduino adalah mikrokontroler, maka Arduino
pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita. Dalam tugas
akhir ini penulis menggunakan board mikrokontroler Arduino Mega 2560.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11
2.2.1 Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 adalah piranti mikrokontroler menggunakan ATmega
2560. Modul ini memiliki 54 digital input atau output. Dimana 14 pin digunakan
untuk PWM output dan 16 pin digunakan sebagai analog input, 4 pin untuk
UART, 16 Mhz osilator kristal, koneksi USB, power jack ICSP header, dan
tombol reset. Modul ini memiliki segala yang dibutuhkan untuk memprogram
mikrokontroler seperti kabel USB dan catu daya melalui adaptor atau batterai.
Semua ini diberikan untuk mendukung pemakaian mikrokontroler Arduino, hanya
terhubung ke komputer dengan kabel USB atau listrik dengan adaptor dari AC ke
DC atau batterai untuk memulai pemakaian. Arduino Mega kompatibel dengan
shiled yang dirancang untuk Arduino Duemilanove, Decimila maupun UNO.
Gambar 2.3 Arduino Mega 2560
Spesifikasi :

Mikrokontroler
: ATmega 2560

Operating Voltage
: 5V

Input Voltage (recommended): 7-12V

Input Voltage (limits)
: 6-20V
http://digilib.mercubuana.ac.id/
12

Digital I/O Pins
: 54 (15 PWM output)

Analog Input Pins
: 16

DC Current for I/O Pin
: 40 mA

DC Current for 3.3V Pin
: 50 mA

Flash Memory
:
256
KB
(8
KB
digunakan
untuk
bootloader)

SRAM
: 8 KB

EEPROM
: 4 KB

Clock Speed
: 16 Mhz
2.2.2
Software Arduino
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari :

Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengedit program dalam bahasa Processing

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.

Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory di dalam papan Arduino
http://digilib.mercubuana.ac.id/
13
2.2.3
Program Bahasa C Arduino
Program C pada hakekatnya tersusun atas sejumlah blok fungsi. Setiap
fungsi terdiri atas satu atau beberapa pernyataan, yang secara keseluruhan
dimaksudkan untuk melaksanakan tugas khusus. Bagian pernyataan fungsi
diawali dengan tanda kurung kurawal buka ({) dan diakhiri dengan tanda kurung
kurawal tutup (}). Diantara kurung kurawal itu dapat dituliskan statemen-statemen
program C.
Dalam arduino, struktur dasar C minimal terdiri dari dua fungsi yaitu
setup() dan loop(). Fungsi setup() dijalankan sekali setiap board arduino
dihidupkan sedangkan fungsi loop() dijalankan terus menerus selama board
arduino hidup. Secara garis besar skecth program arduino adalah seperti Gambar
2.4 berikut.
Gambar 2.4 Arduino Sketch
http://digilib.mercubuana.ac.id/
14
Fungsi setup() ini sama halnya seperti fungsi main() pada bahasa C.
Seperti kita ketahui bahasa C dikenal sebagai bahasa pemrograman terstruktur
karena strukturnya menggunakan fungsi-fungsi sebagai program-program
bagiannya (subroutine). Fungsi-fungsi yang ada selain fungsi utama merupakan
program-program bagian.
2.3
Solenoid DC
Solenoid adalah aktuator yang mampu melakukan gerakan linier yaitu
gerakan lurus menarik atau mendorong. Solenoid DC dapat bekerja secara
elektromekanis dengan memberikan sumber tegangan, maka solenoid dapat
menghasilkan gaya yang linier.
Gambar 2.5 Solenoid DC
Gambar 2.6 Bagian Solenoid DC
http://digilib.mercubuana.ac.id/
15
2.3.1 Cara Kerja Solenoid DC
Solenoid mempunyai kumparan yang terdapat pada inti besi. Ketika arus
listrik melalui kumparan ini, maka terjadi medan magnet yang akan menghasilkan
energi sehingga dapat menarik inti besi. Poros dalam solenoid adalah inti besi
berbentuk silinder yang disebut plunger. Medan magnet dapat membuat plunger
untuk menarik atau repelling. Ketika medan magnet dimatikan, pegas kembali
pada keadaan semula. Cara kerja solenoid DC dapat dilihat pada Gambar 2.7 dan
2.8.
Gambar 2.7 Cara Kerja Solenoid
Gambar 2.8 Pergerakan Solenoid
2.4
Liquid Crystal Display (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan
tulisan dengan memanfaatkan kristal cair, salah satu jenisnya adalah LCD 16x2
http://digilib.mercubuana.ac.id/
16
yang memiliki dua baris setiap baris terdiri dari enam belas karakter. Gambar
LCD 16x2 dapat dilihat pada Gambar 2.9 dan 2.10
Gambar 2.9 LCD 16x2
Gambar 2.10 Skema LCD 16x2
LCD ini memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing diperlihatkan
pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Pin LCD 16x2
No. Pin
Nama Pin
I/O
Keterangan
1
GND
Power
Catu daya, ground (0V)
2
VCC
Power
Catu daya positif
3
CONTR
Power
Pengatur kontras. Menurut data sheet, pin
ini perlu dihubungkan dengan pin VSS
melalui resistor 5KΩ. Namun, dalam
praktek, resistor yang digunakan sekitar
2,2KΩ
http://digilib.mercubuana.ac.id/
17
4
RS
Input
Register Select

RS=HIGH: untuk mengirim data

RS=LOW:
untuk
mengirim
instruksi
5
R/W
Input
Read/Write control bus

R/W=HIGH:
mode
untuk
membaca data di LCD

R/W=LOW: mode penulisan ke
LCD

Dihubungkan dengan LOW untuk
mengirim data ke layar
2.4.1
6
E
Input
Data enable untuk mengontrol LCD
7
D0
I/O
Data
8
D1
I/O
Data
9
D2
I/O
Data
10
D3
I/O
Data
11
D4
I/O
Data
12
D5
I/O
Data
13
D6
I/O
Data
14
D7
I/O
Data
15
NC
Power
Catu daya layar, positif (backlight)
16
NC
Power
Catu daya layar, negatif (backlight)
Cara Kerja LCD 16x2
LCD 16x2 terdiri dari dua bagian utama yaitu panel LCD sebagai media
untuk menampilkan informasi dalam bentuk huruf atau angka dua baris, masingmasing baris dapat menampilkan 16 huruf atau angka dan rangkaian yang
terintegrasi dengan panel LCD berfungsi untuk mengatur tampilan informasi serta
http://digilib.mercubuana.ac.id/
18
mengatur komunikasi LCD 16x2 dengan mikrokontroler. Diagram blok
pengendali LCD dapat dilihat pada Gambar 2.11
Gambar 2.11 Diagram Blok Pengendali LCD
Dari Gambar 2.11 dapat dijelaskan bahwa data input pada LCD yang
berupa 8 bit pada pin (D0-D7) diterima lebih dahulu pada mikrokontroler,
berfungsi untuk mengatur data input dari mikrokontroler sebelum ditampilkan
pada LCD. Selain itu LCD juga dilengkapi dengan pin E, R/W (Read/Write), dan
RS (Data Register) yang berfungsi sebagai pengendali mikrokontroler. Pada
Proses pengiriman data (R/W=1) dan proses pengambilan data (R/W=0).
Pin RS digunakan untuk membedakan jenis data yang dikirim, jika (RS=0)
data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja modul LCD, sedangkan
jika (RS=1) data yang dikirim adalah kode ASCII yang ditampilkan. Demikian
pula saat pengambilan data, jika (RS=0) data yang diambil dari modul LCD
merupakan data status yang mewakili aktivitas modul LCD, sedangkan jika
(RS=1) data yang diambil merupakan kode American Standard Code for
Interchange (ASCII) dari data yang ditampilkan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
19
ASCII merupakan suatu standar internasional dalam kode huruf dan
simbol seperti Hex dan unicode, tetapi ASCII lebih universal. ASCII selalu
digunakan oleh komputer dan alat komunikasi lain untuk menampilkan teks.
LCD bekerja dengan memanfaatkan kristal cair yang dapat berubah ketika
dialiri listrik, kristal cair tersebut akan mengalami perubahan fisika yang
dikendalikan oleh arus listrik. Kristal cair digunakan untuk meneruskan cahaya
dari backlight LCD. Kristal cair ini akan berputar 90 derajat ketika dialiri arus
listrik dan bersifat sementara; molekul kimia LCD berputar hanya ketika dialiri
arus listrik dan kembali kebentuk semula (tampilan menghilang).
2.5
Relai
Relai 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). Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
http://digilib.mercubuana.ac.id/
20
Gambar 2.12 Bagian-Bagian Relai
Berdasarkan Gambar 2.12, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh
sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut.
Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya
Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi
sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat
menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature
tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada
saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal
(NC). Coil yang digunakan oleh Relai untuk menarik kontak Poin ke posisi close
pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Modul relai beroperasi secara elektrikal yang melakukan switch on
maupun off menggunakan tegangan dan/atau arus yang lebih besar dari tegangan
maupun arus mikrokontroler. Pada relai, tidak ada sambungan antara tegangan
rendah pada rangkaian dari mikrokontroler, dan tegangan tinggi rangkaian. Relai
memproteksi setiap rangkaian yang satu dengan yang lain.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
21
Setiap channel pada modul relay memiliki 3 output yaitu Normally close
(NC), COM, dan Normally open (NO). Relai akan bekerja berdasarkan sinyal
trigger input. Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan
selalu berada di posisi close (tertutup) sedangkan Normally open (NO) yaitu
kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi open (terbuka).
Gambar 2.13 Modul Relay 2 Channel
Pada Gambar 2.13 menunjukkan modul relai dengan keterangan pin
sebagai berikut:
1. VCC : 5V DC
2. COM : 5V DC
3. IN1 : high/low output
4. IN2 : high/low output
5. GND : ground
http://digilib.mercubuana.ac.id/
22
2.6
Keypad Matriks 4x4
Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik
dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface).
Bentuk keypad 4x4 bisa dilihat pada Gambar 2.14 berikut.
Gambar 2.14 Keypad 4x4
Konstruksi matrik keypad 4x4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti
Gambar 2.15 berikut.
Gambar 2.15 Konstruksi Matrik Keypad 4x4
Konstruksi matrik keypad 4x4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4
baris dan 4 kolom dengan keypad berupa saklar push button yang diletakkan
disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrik keypad diatas terdiri
http://digilib.mercubuana.ac.id/
23
dari 16 saklar push button dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang
terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler
8 bit. Sisi baris dari matrik keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan
Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi
input atau output dari matrik keypad 4x4 ini tidak mengikat, dapat
dikonfigurasikan kolom sebagai input dan baris sebagai output atau sebaliknya
tergantung dari programnya.
2.7
Magnetic Switch
Magnetic Switch adalah saklar yang hubungan kontaknya sensitif terhadap
medan magnet. Untuk sistem keamanan, magnetic switch digunakan sebagai
sensor yang secara umum diletakkan pada pintu atau jendela. Satu pasang sensor
terdiri dari dua buah unit, yaitu satu unit magnet biasa dipasang pada daun pintu /
jendela yang bergerak sedangkan satu unit lainnya yang berisi reed kontak yang
sensitif terhadap magnet diletakkan pada bagian pintu / jendela yang tidak
bergerak. Sehingga jika pintu / jendela tertutup maka kontak akan tertutup dan
jika pintu / jendela terbuka maka kontak akan terbuka. Untuk tipe yang demikian
dinamakan normally close (NC), sedangkan jika cara kerjanya terbalik dinamakan
tipe normally open (NO). Penggunaan tipe normally open atau normally close
tergantung pada aplikasi di lapangan. Untuk sistem keamanan umumnya
menggunakan tipe normally close. Bentuk dari sensor magnetic switch bermacammacam, antara lain silinder, kotak kecil dan kotak memanjang.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
24
Gambar 2.16 Magnetic Switch
2.8
Sensor Gerak HCSR501 (Passive Infra Red - PIR)
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk
mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya
sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi
sinar infra merah dari luar.
Gambar 2.17 Sensor Gerak (PIR) HCSR501
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan
berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan
akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia)
melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal:
dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima
setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan
pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian, yaitu :
http://digilib.mercubuana.ac.id/
25
-
Lensa Fresnel
-
Penyaring Infra Merah
-
Sensor Pyroelektrik
-
Penguat (Amplifier)
-
Komparator
Gambar 2.18 Bagian-bagian sensor PIR
2.9
Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis resistor
yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya
yang diterimanya. Nilai hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang
dan nilai hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata
lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus
listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (kondisi terang) dan menghambat
arus listrik dalam kondisi gelap.
LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan komponen elektronika
peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam rangkaian elektronika
sebagai sensor pada lampu penerang jalan, lampu kamar tidur, rangkaian anti
maling, shutter kamera, alarm dan lain sebagainya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
26
Gambar 2.19 Sensor Cahaya (Light Dependent Resistor)
2.10
DHT 11 Sensor Suhu dan Kelembaban
Untuk mendeteksi kelembaban udara dan suhu digunakan sebuah sensor
DHT11 yang dapat dikalibrasikan langsung, DHT11 ini difungsikan sebagai basic
relative humidity and temperature sensor seperti pada Gambar 2.20 dibawah ini.
Gambar 2.20 Sensor DHT 11
DHT 11 adalah sensor suhu dan kelembaban udara, DHT 11 memiliki
keluaran sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor suhu dan kelembaban yang
kompleks. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik
stabilitasnya dalam jangka panjang. Mikrokontroler terhubung pada kinerja tinggi
sebesar 8 bit. Sensor ini termasuk elemen resistif. Memiliki kualitas yang sangat
baik, respon cepat, kemampuan anti-gangguan dan keuntungan biaya tinggi
kinerja.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
27
2.11
Buzzer
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi
sinyal
suara.
Pada
umumnya
buzzer
digunakan
untuk
alarm,
karena
penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input makan
buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh buzzer
yaitu antara 1-5 KHz. Modul buzzer diperlihatkan pada Gambar 2.21 dibawah ini.
Gambar 2.21 Buzzer
http://digilib.mercubuana.ac.id/