Rancang Bangun Akses Perangkat Listrik Berbasis RFID

 Rancang Bangun Akses Perangkat Listrik Berbasis RFID

Bima Rifqi Ananda¹, Emerallia Kournikova Wahyudi², Novereza Dwiky Syahputra³, Samuel BETA Kuntardjo⁴

Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang, Semarang
Jl. Prof. Sudarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, 50275

1 bimarifqiananda@gmail.com
2 emerallia.kournikova@gmail.com
3 noverezad@gmail.com
4 sambeta2@gmail.com

Abstarct – Electricity is a necessity in human live nowdays. One of the industry that used a large scale electricity is hotel industry. Using excessive electricity will cause an increase in electrical bill. That thing will surely inflict a financial loss to the owner in managing operational cost. application of Radio frequency identification (RFID) for verification tools to restricted electricity access in a room can help hotel staff to give standardized experience to the consumer. this tool will be connected to lamp that can be accessed with 2 registered id card that is main card and spare card. If a card is missing or damaged this tool is also equipped with card change mechanism using pushbutton and will be displayed to LCD. this application of RFID technology is hoped to decreased excessive electricity usage problem.  

Keyword – Arduino Uno, RFID, SPST Switch, Relay, LCD, Pushbutton, LM2596, electrical device access.

Intisari – Listrik merupakan kebutuhan wajib bagi kehidupan manusia saat ini. Salah satu industri yang menggunakan energi listrik secara besar adalah industri perhotelan. Penggunaan energi listrik berlebihan akan mengakibatkan biaya listrik yang membengkak. Hal ini tentu akan merugikan bagi pemilik hotel dalam pengelolaan biaya operasional. Penerapan teknologi Radio Frequency Identification (RFID) sebagai perangkat verifikasi pembatasan akses listrik pada suatu ruangan dapat membantu pengelola hotel dalam memberikan pengalaman yang terstandarisasi bagi konsumen. Alat ini akan terhubung dengan beban berupa lampu dengan mendaftarkan 2 ID akses, yaitu kartu utama dan kartu cadangan. Alat ini juga dilengkapi dengan mekanisme penggantian kartu melalui tombol dan akan ditampilkan melalui LCD apabila kartu yang telah terdaftar mengalami kerusakan atau hilang. Dengan penerapan teknologi RFID diharapkan permasalahan konsumsi listrik yang berlebih.

Kata kunci – Arduino Uno, RFID, Saklar SPST, Relay, LCD, Tombol, LM2596, Akses Perangkat Listrik.

I.      PENDAHULUAN

1.1.   Latar Belakang

Listrik merupakan kebutuhan wajib bagi kehidupan manusia saat ini. Semua perangkat sebagian besar menggunakan listrik sebagai energinya. Salah satu industri yang menggunakan energi listrik secara besar adalah industri perhotelan. Hal ini dapat dilihat pada jumlah kamar yang terdapat pada setiap lantai memerlukan suplai energi listrik untuk menghidupkan perangkat elektronik. Penggunaan energi listrik berlebihan akan mengakibatkan biaya listrik yang membengkak. Hal ini tentu akan merugikan bagi pemilik hotel dalam pengelolaan biaya operasional. Sejalan dengan kemajuan teknologi yang begitu pesat, penggunaan sistem kendali secara otomatis dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk menyelesaikan permasalahan tersebut. Penerapan teknologi Radio Frequency Identification (RFID) pada suatu ruang dapat membantu pengelola hotel dalam memberikan pengalaman yang terstandarisasi bagi konsumen.
Perangkat Radio Frequency Identification (RFID) merupakan teknologi yang memanfaatkan gelombang radio untuk melakukan identifikasi terhadap objek target, dimana teknologi ini terdiri dari dua bagian yaitu RFID tag dan RFID reader. RFID tag bisa berupa kartu dan keyfob dimana didalamnya terdapat ID unik   yang digunakan sebagai pengenal objek. ID ini yang membedakan objek satu dengan objek yang lainnya, sedangkan RFID reader merupakan bagian yang digunakan untuk membaca RFID tag tersebut.
Dari gagasan tersebut, maka terlintas suatu pemikiran untuk membuat “Rancang Bangun Akses Perangkat Listrik Berbasis RFID”. Pada alat ini, akan digunakan Radio Frequency Identification (RFID) sebagai perangkat verifikasi pembatasan akses listrik pada suatu ruangan. Alat ini akan terhubung dengan beban berupa lampu dengan mendaftarkan 2 ID akses, yaitu kartu utama dan kartu cadangan. Alat ini juga dilengkapi dengan mekanisme penggantian kartu melalui tombol dan akan ditampilkan melalui LCD apabila kartu yang telah terdaftar mengalami kerusakan atau hilang. Dengan penerapan teknologi RFID diharapkan permasalahan konsumsi listrik yang berlebih.

1.2.   Tujuan

Tujuan dari perancangan alat ini yaitu:

1. Merancang sistem kendali perangkat listrik dengan RFID pada suatu ruangan.

2. Mampu menghidupkan perangkat elektronik dengan akses RFID.

3. Menghemat penggunaan energi listrik berlebihan akibat konsumsi perangkat elektronik yang tidak dimatikan ketika tidak digunakan.

1.3.   Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, maka ada beberapa perumusan masalah yang harus diperhatikan, yaitu:

1.   Bagaimana cara merancang akses perangkat listrik berbasis RFID?

2.   Bagaimana cara mengintegrasikan RFID dengan perangkat elektronik?

3.   Bagaimana mekanisme penggantian ID saat kondisi darurat?

1.4.   Batasan Masalah

Dalam pembuatan alat ini terdapat batasan pada sistem akses perangkat listrik, yaitu:

1. Alat ini akan mengendalikan perangkat listrik berdasarkan hasil verifikasi RFID.

2. RFID sebagai akses perangkat listrik.

3. Hanya 2 ID yang terdaftar untuk akses perangkat listrik, yaitu kartu utama dan kartu cadangan.

4. Hanya pemilik utama yang memiliki akses untuk mengganti ID saat kondisi darurat.

II.      TINJAUAN PUSTAKA

2.1.   Radio Frequency Identification (RFID)

Gambar 2. 1 Modul RFID MFR522

RFID atau Pengenal Frekuensi Radio (Radio Frequency Identification) merupakan metode identifikasi dengan menggunakan transponder untuk menyimpan dan mengambil data jarak jauh. Komponen pada sistem RFID terdapat dua macam yaitu RFID Reader dan RFID Tag. MFRC522 RFID Reader Module 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. Modul ini dapat digunakan langsung oleh MCU dengan menggunakan interface SPI, dengan suplai tegangan sebesar 3,3V.
MFRC522 merupakan produk dari NXP yang menggunakan fully integrated 13.56MHz non-contact communication card chip untuk melakukan pembacaan maupun penulisan. MFRC522 kompatibel dengan semua varian MIFARE Mini, MIFARE 1 K, MIFARE 4K, MIFARE Ultralight, MIFARE DESFire EV1 and MIFARE Plus RF identification rotocols.

Spesifikasi:

- Arus dan tegangan operasional: 13-26mA/DC 3.3V
- Frekuensi kerja: 13.56MHz
- Suhu tempat penyimpanan: -40 – 85 °C
- Suhu kerja: -20 – 80 °C
- Relative humidity: relative humidity 5% -95%

2.2.   Saklar Single Pole Singke Throw (SPST)

Gambar 2. 2 Saklar SPST

Single Pole Single Throw merupakan Saklar ON/OFF yang paling sederhana dengan hanya memiliki 2 Terminal. Pada dasarnya, sebuah saklar terdiri dari dua bilah konduktor (biasanya adalah logam) yang terhubung ke rangkaian eksternal, Saat kedua bilah konduktor tersebut terhubung maka akan terjadi hubungan arus listrik dalam rangkaian. Sebaliknya, saat kedua konduktor tersebut dipisahkan maka hubungan arus listrik akan ikut terputus. Setiap pasangan kontak umumnya terdiri dari 2 keadaan atau disebut dengan “State”. Kedua keadaan tersebut diantaranya adalah Keadaan “Close” atau “Tutup” dan Keadaan “Open” atau “Buka”. Close artinya terjadi sambungan aliran listrik sedangkan Open adalah terjadinya pemutusan aliran listrik.

2.3.   Tombol Tekan

Gambar 2. 3 Tombol tekan

Push Button adalah komponen panel listrik yang burfungsi sebagai triger atau saklar untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang bekerja dengan menombol atau menekan komponen tersebut. Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan motor pada industri – industri.

2.4.   Arduino Uno

Gambar 2. 4 Papan arduino uno

Arduino board merupakan suatu sistem yang memiliki konsep kerja dengan mengembangkan model menjadi sistem final yang lebih canggih menggunakan perangkat keras dan perangkat lunak, sehingga dapat digunakan untuk merancang sistem elektronika berukuran minimalis namun memiliki fleksibilitas yang tinggi dan baik. Arduino bersifat open-source sehingga berbagai sensor dan modul dapat dipasang pada board ini.

Arduino uno memiliki berbagai versi, versi terakhir adalah Arduino Uno R3 (Revisi 3), menggunakan ATMEGA328 sebagai mikrokontrollernya, mempunyai 14 pin I/O digital (dengan 6 output PWM) dan 6 pin input analog. Untuk pemrograman cukup menggunakan koneksi USB type A hingga type B dengan software Arduino IDE (Integrated Development Envronmennt). Arduino uno dapat beroperasi dengan daya eksternal 6-20 Volt. Jika menggunakan tegangan kurang dari 6 Volt tidak akan stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 Volt, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Sehingga disarankan pada rentang tegangan 7-12 Volt.

2.5.   Modul Relay 2 Channel

Gambar 2. 5 Modul relay 2 channel

Relay adalah komponen elektronik berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya, ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali keposisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.

spesifikasi:
1.     Sumber tegangan – 3.75V to 6V
2.     Arus pemicu – 5mA
3.     Arus saat relai aktif - ~70mA (salah satu), ~140mA (keduanya)
4.     Kontak tegangan maksimum – 250VAC, 30VDC
5.     Arus maksimum – 10A

2.6.   Liquid Crystal Display (LCD) I2C

Gambar 2. 6 LCD I2C

Liquid Crystal Display (LCD) merupakan jenis device yang menampilkan titik, garis, huruf, angka, atau gambar menggunakan teknologi crystal cair. LCD 16×2 pada umumnya menggunakan 16 pin sebagai kontrolnya, hal ini akan boros untuk penggunaan pin. Karena itu, digunakan driver khusus sehingga LCD dapat dikontrol dengan jalur I2C (Inter-Integrated-Circuit). Jumlah pin yang digunakan hanya empat dengan kegunaan masing-masing adalah sebagai berikut:

1. GND: dihubungan ke ground

2. VCC: dihubungkan ke sumber tegangan 5V.

3. SDA: merupakan I2C data dan dihubungkan ke pin analog A4 pada Arduino.

4. SCL: merupakan I2C clock dan dihubungkan ke pin analog A5 pada Arduino.

2.7.   Light Emitting Diode (LED – Dioda Emisi Cahaya)

Gambar 2. 7 Light Emitting Diode (LCD)

Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu perangkat elektronik yang menggabungkan dua unsur, yaitu optik dan elektronik yang disebut juga dengan Opteolotronic. LED mempunyai dua buah elektroda, yaitu anoda (+) dan katoda (-). Kutub anoda adalah bagian yang posistif terhubung ke sumber tegangan (kaki yang panjang), sedangkan kutub katoda adalah bagian yang negatif (kaki yang lebih pendek). Cara kerjanya pun hampir sama dengan dioda, LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

2.8.   Stepdown LM2596

Gambar 2. 8 Stepdown LM2596

Modul step down ini menggunakan IC LM2596. Dimana IC LM2596 adalah sirkuit terpadu/integrated circuit yang berfungsi sebagai step down DC converter dengan current rating 3A. Terdapat beberapa varian dari IC seri ini yang dapat dikelompokkan dalam dua kelompok yaitu versi adjustable yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan versi fixed voltage output yang tegangan keluarannya sudah tetap / fixed. Pada modul diatas menggunakan seri IC adjustable yang tegangan keluarnya dapat diubah-ubah. Keunggulan modul step down LM2596 dibandingkan dengan step down tahanan resistor / potensiometer adalah besar tegangan output tidak berubah (stabil) walaupun tegangan input naik turun.

III.   PERANCANGAN ALAT

3.1.  Alat

1.      Solder

2.      Tang potong

3.      Tang jepit

4.      Gergaji

5.      Bor PCB

6.      Obat nyamuk semprot

7.      Mika plastic

 3.2.  Bahan

1.      Modul RFID MFRC522

2.      Saklar SPST

3.      Pushbutton

4.      Arduino uno

5.      Modul Relay 2 channel

6.      LCD I2C

7.      LED hijau

8.      Stepdown LM2596

3.3.  Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Gambar 3. 1 Diagram blok komponen utama

Keterangan dari gambar:

1. RFID MRFC522, berfungsi untuk membaca alamat yang tersimpan dalam kartu yang kemudian diproses untuk mengendalikan perangkat listrik.
2. Saklar SPST berfungsi untuk mengendalikan relai yang terhubung dengan lampu AC.
3. Tombol berfungsi sebagai pengendali fungsi pengganti ID yang terverifikasi.
4. Arduino Uno digunakan sebagai pemroses dalam sistem.
5. LCD berfungsi sebagai penampil isyarat akses perangkat.
6. LED berfungsi sebagai indikator modul yang mendeteksi adanya ID telah terverifikasi.
7. Relai digunakan untuk mengaktifkan lampu AC.

3.4.  Gambar Rangkaian

Gambar 3. 2 Skematik rangkaian

3.5.  Diagram Alir

Gambar 3. 3 Diagram alir inisialisasi

Gambar 3. 4 Diagram alir akses perangkat listrik

3.6.  Diagram Pengawatan

Gambar 3. 5 Diagram pengawatan

3.7.  Pembuatan Alat

Tahap pembuatan alat membahas langkah-langkah dalam pembuatan sistem pemberi makan hewan peliharaan otomatis meliputi pembuatan mekanik dan rangkaian elektronik.

1.)      Pembuatan Mekanik

Pembuatan mekanik dimulai dengan membuat papan untuk meletakkan fitting lampu dan box rangkaian menggunakan tripleks berukuran 35 cm x 20 cm dan diberi lubang yang telah disesuaikan dengan konsep yang telah dirancang. Kemudian memasang fitting lampu dan box. Untuk komponen elektronika berada pada box.

Gambar 3. 6 Gambar alat tampak atas

Gambar 3. 7 Gambar alat tampak depan

2.)    Rangkaian Elektronik

Dalam tahap ini dilakukan pemasangan tiap komponen yang dibutuhkan. Pada saat perencanaan wiring (proses pengkabelan) dilakukan serapi mungkin agar tidak memakan banyak tempat dan menggunakan kabel seminimal mungkin. Kemudian meletakkannya pada box dengan ukuran 15 cm x 9.5 cm x 5 cm.

Gambar 3. 8 Pengawatan komponen elektronika

IV.   CARA KERJA ALAT

Saat kondisi awal, pengguna tidak dapat mengakses pengendali peralatan listrik berupa saklar spst, apabila seseorang mencoba menekan saklar maka lampu yang terhubung dengan relay tetap tidak akan menyala. Kondisi LED indikator padam karena belum terdeteksi kartu yang telah terverifikasi. Setelah kartu dimasukkan ke dalam tempat yang tersedia, RFID reader akan melakukan pembacaan kartu RFID, apabila kartu yang dideteksi oleh reader merupakan kartu yang telah terdaftar, maka LED akan menyala dan pengguna dapat mengakses saklar untuk menghidupkan lampu, namun apabila kartu yang dimasukan tidak terdaftar, maka LED akan tetap padam dan pengguna tidak dapat mengakses perangkat listrik. Kartu RFID harus tetap ada pada tempat yang disediakan.
Pada keadaan darurat terdapat tombol untuk mengganti ID yang tersimpan pada perangkat. Untuk menggunakannnya, pengguna perlu memasukkan kartu yang akan digunakan pada slot. Kemudian, pengguna perlu menekan tombol hingga muncul “Memroses kartu pada LCD”. Setelah sekitar 1 detik, pengguna dapat mencabut kartu dari slot kemudian memasukkan kartu kembali ke slot untuk memastikan kartu telah terdaftar.

V.      PENGUJIAN ALAT

Pengujian alat ini awalnya dilakukan dengan memeriksa perangkat keras yang ada pada perangkat, mulai dari pin yang digunakan, pemantauan kondisi indikator yang ada pada modul, dan pemeriksaan tegangan yang mengalir pada rangkaian, setelah itu dilakukan juga pemeriksaaan pada bagian pembacaan ID dari RFID. Pemeriksaan pin dilakukan dengan melakukan pemeriksaan ulang pada pengawatan yang ada pada perangkat, baik itu menyesuaikan koneksi modul dengan mikrokontroler maupun antara modul dengan modul. Pemantauan indikator dilakukan dengan memeriksa kondisi indikator berupa LED yang berada pada beberapa modul, contohnya pada modul RFID, apabila indikator LED menyala terang dan tidak berkedip atau meredup maka RFID dapat dikatakan normal, lalu pada Arduino sendiri, indikator LED menyala apabila Arduino telah tersambung dengan sumber tegangan. Pemeriksaan tegangan dilakukan dengan memeriksa hasil ouput tegangan yang ada pada perangkat menggunakan multimeter. Pemeriksaaan pembacaan ID dari RFID dilakukan dengan mencoba pembacaan secara langsung pada modul RFID yang telah disambungkan dengan miikrokontroler dan telah diberikan program di dalamnya.

VI.   KESIMPULAN

Setelah melakukan perancangna, pembuatan dan uji coba alat, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1.  Rancang bangun akses perangkat listrik ini bekerja dengan cara melakukan pembacaan kartu RFID.

2.  Akses perangkat listrik hanya dapat dilakukan setelah kartu yang terdaftar telah terbaca oleh reader.

3. Setelah kartu terbaca, LED akan menyala sebagai indikator akses diterima dan pengguna dapat menghidupkan lampu menggunakan saklar.

DAFTAR PUSTAKA

Dinata, Y. M. (2016). Arduino Itu Pintar. Jakarta: PT Elex Meida Komputindo.

Iswanto. (2016). Belajar Mikrokontroler AT8951 dengan Bahasa Basic. Yogyakarta: Deepublish.

Kadir, A. (2018). Arduino dan Sensor. Yogyakarta: Andi.

Ade Zulkarnain, dkk. (2018). Penerapan Teknologi RFID untuk Pengendalian Ruang Kelas Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Teknologi dan Ilmu Komputer Prima.

LAMPIRAN

 1. Jurnal - klik disini

 2. PPT - klik disini

 3. Simulasi alat - klik disini

 4. Program - klik disini

 5. Pengawatan keseluruhan - klik disini

 6. Diagram blok - klik disini

 7. Diagram Alir - klik disini

 8. Gambar rangkaian - klik disini

BIODATA PENULIS

1)      Bima Rifqi Ananda

Nama Penulis Bima Rifqi Ananda. Penulis dilahirkan di Tegal, 23 September 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Pakembaran 2 Slawi, SMPN 1 Slawi, dan SMKN 1 Adiwerna. Pada tahun 2019, Penulis mengikuti PMDK Politeknik Negeri Indonesia dan diterima di Kampus Politeknik Negeri Semarang dengan program studi Teknik Elektronika, Jurusan teknik elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.3.06. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi bimarifqiananda@gmail.com

2)      Emerallia Kournikova Wahyudi

Nama penulis Emerallia Kournikova Wahyudi. Penulis dilahirkan di Semarang, 28 Februari 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Muhammadiyah 17 Semarang, SMP Negeri 2 Semarang dan SMA Negeri 3 Semarang. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma(D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.3.08. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email emerallia.kournikova@gmail.com.

3)      Novereza Dwiky Syahputra

Nama penulis Novereza Dwiky S. Penulis dilahirkan di Kudus, 14 November 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD 2 Purwosari Kudus, SMP Negeri 3 Kudus dan SMA Negeri 2 Kudus. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma(D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.3.19. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email noverezad@gmail.com

Tweet

Subscribe to receive free email updates: