## Rancang Bangun Alat Pengunci Pintu Tanpa Sentuh Berbasis Arduino sebagai Sarana Pencegahan Penularan Virus Corona (COVID-19)
Muhamad Nurdin Latif, Sidik Susilo * , Erny Listijorini, Aswata Wisnuadji, Haryadi Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon, Banten *E-mail: sidik@untirta.ac.id
Diajukan: 26-03-2021; Diterima: 09-12-2022; Diterbitkan: 24-12-2022

## Abstrak
Pada bulan Februari 2021 di Cilegon, penyebaran Virus Corona (COVID-19) akibat sentuhan benda di sekitar  kita sangat mengkhawatirkan sehingga untuk mengurangi penyebarannya dibutuhkan sebuah sistem yang bekerja secara otomatis  tanpa  sentuhan  tangan.  Fokus  penelitian  ini  adalah  merancang  alat  pengunci  pintu  tanpa  sentuh  berbasis Arduino  yang  memanfaatkan  sensor  ultrasonik,  sensor  suara, magnetic  switch ,  serta  kunci  slot  dengan  metode perancangan  Pahl  dan  Beitz.  Sehingga  dengan  adanya  alat  ini  diharapkan  mampu  mengurangi  penyebaran  Virus Corona melalui pengunci pintu. Hasil penelitian didapati sensor ultrasonik dapat bekerja dengan baik mendeteksi jarak, magnetic  switch  memiliki  batas  pembacaan  sejauh  10mm,  serta  sensor  suara  yang  memiliki  kepresisian  rendah. Kesimpulan produk dapat digunakan sebagai  sarana pencegahan  Virus Corona dengan  tidak  menyentuh  kunci slot, namun memiliki kepresisian yang rendah pada sensor suara menyebabkan dibutuhkan lebih dari 1 tepukan agar sensor dapat mendeteksinya.
Kata kunci: metode Pahl Beitz; pengunci pintu; sensor; sistem kendali; virus corona.

## Abstract
In February 2021 in Cilegon, the spread of the Corona Virus (COVID-19) due to the touch of objects around us is so alarming that to reduce its spread, a system that works automatically without the touch of a hand is needed. The focus of this research is to design an Arduino-based touchless door locking device that utilizes ultrasonic sensors, sound sensors, magnetic switches, as well as slot keys with Pahl and Beitz design methods. So that with this tool is expected to reduce the spread of the Corona Virus through door locking. The results of the study found that ultrasonic sensors can work well to detect distances, magnetic switches have a reading limit of 10mm, as well as sound sensors that have low precision. The product conclusion can be used as a means of preventing the Corona Virus by not touching the slot key, but having low precision on the sound sensor causes it takes more than 1 pat for the sensor to detect it.
Keywords: Pahl Beitz method; door locking; door locking; control system; corona virus.

## 1. Pendahuluan
Severe  acute  respiratory  syndrome  coronavirus  2 (SARS-CoV-2)  yang  lebih  dikenal  dengan  nama  virus  Corona merupakan virus jenis baru yang menular ke manusia. Virus ini menyerang sistem pernapasan sehingga menyebabkan infeksi pernapasan ringan dan berat. Menurut data Dinas Kesehatan Kota Cilegon, pada tanggal 21 sampai 27 Februari 2021 terdapat peningkatan jumlah pasien dirawat yang semula berjumlah 255 pasien kemudian bertambah menjadi 310 pasien serta pasien meninggal juga mengalami pertambahan yang semua berjumlah 132 pasien menjadi 137 pasien [1]. Belakangan diketahui metode penyebaran yang paling cepat adalah metode tidak langsung yaitu ketika tersentuh benda disekitar  yang  terkontaminasi  virus  tersebut.  Untuk  mengurangi  dan  menekan  penyebaran  virus  tersebut  maka dirancanglah  sistem  otomatis  tanpa  sentuhan  tangan  yang  berfokus  pada  alat  pengunci  pintu  dengan  mikrokontroler Arduino.  Sehingga  dengan  adanya  alat  ini  diharapkan  mampu  mengurangi  penyebaran  virus  melalui  kontak  langsung dengan pengunci pintu.
Penelitian tentang sistem pembukaan kunci otomatis telah banyak dilakukan seperti dengan mikrokontroler Adafruit Trinket serta  menggunakan buzzer dengan  skema  pola  ketukan  tangan  [2].  Seiring  berkembangnya  teknologi  saat  ini marak digunakan modul RFID serta Password Keypad dengan Arduino sebagai mikrokontrolernya [3]. Disisi lain sistem serupa digunakan untuk kebutuhan menyalakan lampu otomatis dengan pendeteksian sensor suara, sensor suhu dan sensor gerak  [4].  Varian  dari  Arduino  yaitu  jenis  Nano  yang  memiliki  ukuran  lebih  kecil  dengan  kombinasi  sistem Wi-Fi
menggunakan modul NodeMCU juga digunakan untuk sistem pintu otomatis sehingga memiliki dimensi yang kecil dan ringan [5]. Perangkat lunak “Pengunci pintu” pada gawai jenis Android dapat digunakan dalam sistem pengunci pintu menggunakan kata sandi tertentu [6].
Algoritma pemrograman berjenis Jaro Winkler dirancang sebagai sistem kendali untuk pengunci pintu pintar dengan aktuator  yang terhubung langsung slot  kunci [7]. Sistem Internet of Thinks (IoT) dapat digunakan sebagai rekam data pengguna  dalam  sistem  pengunci  pintu  dengan  kombinasi  tombol  saklar  [8].  Kombinasi  sensor  suara  menggunakan buzzer dengan sistem IoT menjadi teknologi yang cukup menjanjikan dengan aplikasi BLYNK [9]. Pengukuran intensitas suara  berbasis  Arduino  dengan  sensor  suara  KY037  dilakukan  untuk  mengetahui  besarnya  nilai  intensitas  suara  pada lokasi tertentu [10]. Penggunaan Arduino tipe Mega2560 digunakan pada sistem keamanan pintu kamar dengan modul Bluetooth HC-05  serta  aktuator  jenis solenoid  doorlock [11].  Pengembangan  mekanisme  2DOF  ( degree  of  freedom ) menggunakan Sarrus dan scissor  linkages dilakukan  untuk  memahami  kinematika  dan  mekanismenya  [12].  Simulasi komputer  mengenai  mekanisme crank  slider dilakukan  untuk  mencari  hubungan  antara  kecepatan  dan  percepatan terhadap sudut inisial dan panjang batang [13]. Beberapa jenis pengunci seperti gembok, kunci pada gagang pintu, serta kunci  slot  secara  manual  dapat  digunakan  dengan  efektif  sebagai  komponen  tambahan  dalam  menunjang  keamanan khususnya pintu ruangan [14].
Berdasarkan  referensi  diatas  maka  perlu  adanya  pengembangan  atau  keterbaruan  seperti  dari  komponen  serta mekanismenya. Keterbaruan berupa  penggunaan switch yang berguna sebagai saklar pada sistem ini sehingga diharapkan slot  kunci  akan  mengunci  saat  pintu  dalam  kondisi  tertutup  rapat  dan  juga  keterbaruan  cara  baca  sensor  dengan menggunakan 2 kali lambaian tangan pada sensor ultrasonik. Tujuan dari penelitian ini adalah mampu merancang dan membangun alat pengunci pintu tanpa sentuh berbasis Arduino, serta mengetahui mekanisme gerak aktuator dengan kunci slot sehingga diharapkan hasil penelitian ini mampu mengurangi penyebaran virus Corona.

## 2. Material dan metodologi
Metodologi  yang  digunakan  adalah  metode  perancangan  pendekatan  sistematis  oleh  Pahl  dan  Beitz  [15],  serta penentuan kualitas berdasarkan House of Quality [16]. Sedangkan metode pengolahan data hasil pengujian menggunakan metodologi  kuantitatif.    Alat  dan  bahan  yang  digunakan  obeng,  mur,  baut,  sekrup,  kabel.  Lokasi  manufakturing  dan instalasi dilakukan di Bengkel Perumahan Grand Cilegon.
Berikut merupakan penjelasan metode perancangan pendekatan sistematis.

## 2.1. Perencanaan dan penjelasan produk
Melakukan  perencanaan  tugas  atau  fungsi  produk  dengan  membuat list  of  requirement berdasarkan  kebutuhan ( demand ) dan keinginan konsumen ( wish ) yang tertera pada Tabel 1.

## Tabel 1. List of Requirement
Requirement Penjelasan Keterangan Fungsi Mampu mengunci dan membuka tanpa sentuh Demand Rangka Mampu menahan beban semua komponen dengan baik Demand Desain menarik Wish Operasi Tidak menimbulkan getaran Wish Mudah diakses Demand Perawatan mudah Wish
Requirement Penjelasan Keterangan Produksi Komponen tersedia dipasaran Demand Biaya pembuatan murah Demand Keamanan Tidak membahayakan pengguna Demand Tegangan rendah maksimal 12 Volt Demand Pemasangan Mudah dipasang Demand
Selanjutnya  adalah  menentukan  batasan  kualitas  serta  hubungan  antara  keinginan  konsumen  dengan  kemampuan pembuat menggunakan matriks House of Quality yang sesuai Gambar 1. Dari Gambar 1 tersebut didapati hasil hubungan antara  keinginan  pelanggan  dengan  kemampuan  pembuat  yaitu  biaya  produksi  dengan  persentasi  33%,  tegangan  dan desain kokoh 16% sebagai fokus perancangan produk.
Gambar 1. Matriks House of Quality

## 2.2. Perancangan konsep produk
Membuat konsep produk agar dapat memenuhi syarat atau tugas yang berisi gambar diagram blok sistem pada Gambar 2 dibawah ini.
Gambar 2. Diagram blok system

## 2.3. Perancangan bentuk produk
Merencanakan bentuk produk, komponen utama serta komponen pendukung agar dapat memenuhi syarat atau tugas yang dijelaskan pada Tabel 2.

## Tabel 2. Varian Fisik
No Variabel Solusi A B 1. Rangka PLA-3D Print Akrilik 2. Mikrokontroler Arduino UNO R3 Raspberry Pi 3. Aktuator DC Motor servo Solenoid 4. Sensor Dalam Sensor ultrasonik Sensor infrared 5. Sensor Luar Sensor suara Sensor sidik jari 6. Switch Magnetic switch Mechanic switch
Berdasarkan Tabel 2, maka didapati hasil varian fisik solusi A dan B yang terdiri dar 3 varian yaitu sebagai berikut. Varian 1 : 1A,2A,3A,4A,5A,6A Varian 2 : 1B,2A,3B,4A,5B,6A Varian 3 : 1B,2B,3B,4B,5B,6A
Selanjutnya melakukan pemilihan varian terbaik berdasarkan beberapa varian diatas menggunakan matriks pemilihan kriteria kecocokan sesuai dengan tugas atau fungsi perancangan pada requirement list diatas yang terdapat pada Gambar 3. Berdasarkan Gambar 3 tersebut  maka didapati  varian 1 (V1)  merupakan  varian terbaik tanpa ada kekurangan  yang fatal.
Gambar 3. Matriks pemilihan variasi

## 2.4. Perancangan detail
Melakukan  perancangan  detail  produk  seperti  mekanisme  gerak  dari  produk  serta  gambar  detail  produk  yang ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5 dibawah ini.

## Gambar 4. Mekanisme gerak
Pada gambar diatas, lambang O merupakan titik pusat rotasi motor servo, sedangkan lambang B merupakan kunci slot yang bergerak translasi, lambang 2  merupakan lengan dari servo dan lambang 3  merupakan batang penghubung  yang menghubungkan lengan servo dengan kunci slot. Mekanisme ini dikenal dengan crank slider yang berfungsi merubah gerakkan rotasi menjadi translasi.
Detail A berada pada dalam ruangan yang didalamnya  terdapat komponen Arduino, breadboard, sensor ultrasonik, motor servo dan kunci slot, sedangkan detail B merupakan komponen  magnetic switch yang terpasang pada kusen dan pintu dalam ruangan, selain itu detail C merupakan sensor suara yang terpasang pada kusen pintu bagian luar ruangan.

## 3. Hasil dan pembahasan
Setelah melakukan proses perencanaan dan perancangan, selanjutnya merupakan proses manufakturing dan instalasi komponen sehingga bentuk produk mulai terlihat.

## 3.1 Realisasi hasil rancangan
Proses realisasi hasil rancangan yaitu dengan mencetak gambar rancangan dengan 3D-Print dan setelah ini melakukan instalasi komponen. Untuk lebih jelas perhatikan Gambar 7 dibawah ini.
Gambar 7. Hasil manufakturing dan instalasi komponen.

## 3.2 Pengujian produk
Pengujian produk yang terdiri dari beberapa komponen yang tersaji pada Tabel 3, 4 dan 5 dibawah ini.
a. Hasil pengujian sensor ultrasonik dengan variasi jarak sebenarnya dan jarak pembacaan sensor.
Tabel 3. Hasil pengujian sensor ultrasonik Jarak sebenarnya (cm) Jarak pembacaan sensor (cm) 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25
b. Hasil pengujian sensor suara dengan variasi jarak tepukan dan jumlah tepukan
Tabel 4. Hasil pengujian sensor suara
Jarak (cm) Jumlah tepukan 5 2 4 2
Jarak (cm) Jumlah tepukan 2 20 9 8 9 7 8
c. Hasil pengujian magnetic switch dengan variasi jarak
Tabel 5. Hasil pengujian magnetic switch
Jarak (mm) Keterangan 5 Berfungsi 10 Berfungsi 12 Tidak berfungsi 15 Tidak berfungsi

## 3.3 Analisa data
Berdasarkan data hasil pengujian diatas, selanjutnya adalah analisa data yaitu sebagai berikut.
a. Sensor  ultrasonik  bekerja  dengan  baik  mendeteksi  jarak  pembacaan  yang  mana  hasilnya  sama  dengan  jarak sebenarnya menggunakan gerakkan 2 kali lambaian tangan sebagai kode rahasia.
b. Sensor suara bekerja kurang maksimal dalam mendeteksi jumlah tepukan tangan baik dalam jarak 5 cm atau 20 cm yang disebabkan oleh ketidaksamaan pada tiap tepukan serta sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan sekitar dan kecepatan aliran udara dengan nilai sensitifitas sensor antara 48 dB sampai 66 dB.
c. Magnetic switch dapat bekerja dengan baik dengan jarak maksimal deteksi adalah 10 mm.
d. Mekanisme pergerakkan motor servo dengan slot kunci adalah crank slider .

## 4. Kesimpulan
Kesimpulan dari penelitian ini rancangan produk dapat direalisasikan dan digunakan. Sehingga dengan adanya alat ini diharapkan  mampu  mengurangi penyebaran Virus  Corona  melalui pengunci pintu. Hasil penelitian didapati sensor ultrasonic dapat bekerja dengan baik mendeteksi jarak, magnetic switch memiliki batas pembacaan 10 mm, serta sensor suara yang memiliki kepresisian rendah. Oleh karena itu, kedepannya dapat diperbaiki atau diganti oleh komponen yang memiliki tingkat presisian yang baik dan penambahan tombol pembuka darurat sebagai antisipasi jika terjadi malfungsi.

## Daftar Pustaka
[1]  D. K. Cilegon, “Pengumuman Sebaran COVID-19 Kota Cilegon Update 27 Februari 2021,” dinkes.cilegon.go.id/web detailpengumuman/378 , 2021.
[2]  A. P. R, R. R. Isnanto, and E. D. Widianto, “Sistem pembukaan kunci automatis menggunakan identifikasi pola ketukan,” J. Teknol. dan Sist. Komput. , vol. 2, no. 4, pp. 281–287, 2014.
[3]  A. Sembiring and M. R. P. Lubis, “Prototype Buka Tutup Pintu Berbasis Arduino Uno Dan Android,” J. Penelit. Tek. Inform. Univ. Prima Indones. Medan , vol. 1, no. 1, pp. 77–82, 2019.
[4]  M. P. Lukman, Y. Friendly, and Y. Rieuwpassa, “Sistem Lampu Otomatis Dengan Sensor Gerak, Sensor Suhu dan Sensor Suara Berbasis Mikrokontroler,” J. Resist. , vol. 1, no. 2, pp. 100–108, 2018.
[5]  P. S. Rao, M. A. Hussain, and C. Sriharika, “Automatic Door Unlock System Using IOT and RFID,” Int. J. Innov. Technol. Explor. Eng. , no. 5, pp. 619–623, 2019.
[6]  A. D. O, M. Chinaza, and O. J. O, “Design And Implementation Of A Door Locking System Using Android App,” Int. J. Sci. Technol. Res. , vol. 6, no. 08, pp. 198–203, 2017.
[7]  S. M. Abdullah, “Design Secured Smart Door Lock Based on Jaro Winkler Algorithm,” Tikrit J. Pure Sci. , vol. 6, no. 21, pp. 154–159, 2017.
[8]  K. Prihandani, A. Susilo, and Y. Irawan, “Door Lock Berbasis Internet of Things,” Systematics , vol. 1, no. 1, pp. 22–32, 2019.
[9]  D. Gultom and M. F. Susanto, “Studi Aplikasi Smartlock Pada Pintu Rumah Dengan Arduino Berbasis Iot Dengan Sensor Suara,” Pros. 11th Ind. Res. Work. Natl. Semin. , pp. 26–27, 2020.
[10]  I. Nurjannah, D. A. Harijanto, M. Si, D. B. Supriadi, and M. Sc, “Sound Intensity Measuring Instrument Based on Arduino Board with Data Logger System Digital Repository Universitas Jember,” Int. J. Adv. Eng. Res. Sci. , vol. 6495, no. 9, pp. 27–35, 2017.
[11]  A. M. N. P. J. E. S. Setyawan, “Rancang Bangun Sistem Keamanan Pintar Pada Pintu Kamar Menggunakan RFID, Password Dan Android Berbasis Arduino UNO,” Berk. Fis. , vol. 23, no. 1, pp. 34–39, 2020.
[12]  S. Lu and M. Zoppi, “Novel Deployable Mechanisms With Decoupled Degrees-of- Freedom,” J. Mech. Robot. , vol. 8, no. 1, pp. 1–9, 2016, doi: 10.1115/1.4031639.
[13]  H. Darina, F. Peter, and B. Gabriel, “Kinematical Analysis of Crank Slider Mechanism with Graphical Method and by Computer Simulation,” Am. J. Mech. Eng. , vol. 4, no. 7, pp. 329–343, 2016, doi: 10.12691/ajme-4-7-18.
[14]  B. Phillips, The Complete Book Locksmithing Sixth Edition , Sixth. New York: McGraw-Hill, 2005.
[15]  B. G, Pahl;W, Engineering Design A Systematic Approach 3th Edition . London: Springer, 1988.
[16]  D. Maritan, Practical Manual of Quality Function Deployment . Italy: Springer, 2014.