## RANCANG BANGUN SISTEM GERBANG KEAMANAN BERBASIS RFID ID-12 PADA PERPUSTAKAAN
Rendy Oktavianus, Agus Trisanto, Ph.D., Meizano A Muhammad, M.T., Helmy Fitriawan, M.Sc.
Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145 oktavianusrendy@gmail.com

## Abstrak
Radio Frequency identification (RFID) merupakan sebuah metode identifikasi menggunakan sarana yang disebut tag RFID  atau transponder untuk  menyimpan  dan mengambil  data.  Teknologi  RFID  dalam bidang  keamanan  menarik  untuk  dikembangkan.  Salah  satunya adalah aplikasi pada  sistem  gerbang keamanan perpustakaan. Sistem gerbang keamanan ini dirancang untuk mendeteksi buku yang masuk dan keluar perpustakaan secara real time melalui aplikasi web.
Sistem  gerbang  keamanan  berbasis  RFID  ID-12  dibangun  menggunakan  arduino.  Arduino  digunakan untuk  mentransfer  data  yang  diperoleh reader RFID  dalam  komputer  dengan  komunikasi  serial. Penambahan antena eksternal dilakukan guna menyimpan perangkat elektronik pada tempat yang aman. Antena  eksternal  digunakan  bersamaan  dengan  penguat  kelas  C.  Penguatan  kelas  C  bertujuan  untuk mengurangi dampak rugi – rugi daya akibat resistansi dari kabel. Data yang telah ditransfer oleh arduino akan  diproses  oleh  aplikasi web,  sehingga  dapat  ditampilkan  oleh web  browser secara real  time.  Data yang tertampil pada aplikasi web kemudian disimpan dalam aplikasi ID Tag monitoring.
Rancang bangun sistem gerbang keamanan berbasis RFID ID-12 memperoleh hasil pengujian yang baik dan dapat berfungsi sesuai dengan tujuannya. Tag RFID yang membawa data dapat dipindai oleh reader RFID,  kemudian  diproses oleh  komputer  untuk  selanjutnya ditampilkan dalam  aplikasi web secara real time.
Kata kunci: RFID, RFID ID-12, Penguat Kelas C, Antena Eksternal, Aplikasi WEB.

## Abstract
Radio Frequency identification (RFID) is an identification method by using a tool called RFID Tags or transponders to store and retrieve data. RFID technology in securities field can be applied to security gate system at library. Security gate system is designed to detect the incoming and outgoing books from the library and monitored from web application.
Barrier security gate system with RFID ID-12 is built using Arduino. Arduino used to transfer data from RFID reader to  computer using serial  communication.  Additional  external  antenna  used  to relocate the electronic  device in  a  safe place. The antenna  used  together  with  class  C amplifier,  operational class  C amplifier is  used to negate the  power loss because of  resistance  from  the  cable.  The  data transferred to Arduino and processed using ID  tag  monitoring, and displayed on web  browser  in  real  time.  The  data displayed on a ID tag monitoring is stored in MySQL database.
Security gate  system prototype  with  RFID  ID-12 achieves a  good  testing  result  and  can  function  well according  to  its  purpose.  RFID  Tag  data  can  be  scanned  by  the  RFID  Reader,  then  processed  by  the computer which transferred to the ID tag monitoring in real time.
Keyword: RFID, RFID ID-12, Operational Amplifiers C, External antenna, WEB applications.

## I. PENDAHULUAN
Teknologi Radio Frequency  Identification (RFID) telah dikenal sejak awal perang dunia II. Pada saat itu, RFID digunakan untuk mengindentifikasi  antara  pesawat  musuh  dan pesawat  sekutu.  Sistem  tersebut  dikenal sebagai Identification Friends or Foe (IFF).  Teknologi RFID semakin berkembang dan mulai digunakan  dalam  berbagai  bidang  antara  lain bidang  industri,  bidang  peternakan,  bidang kesehatan dan bidang keamanan.
Teknologi  RFID  dalam  bidang  keamanan menarik  untuk  dikembangkan  salah  satunya dapat  diaplikasikan  pada  sistem  gerbang keamanan perpustakaan. Teknologi ini membantu staf pustakawan dalam hal memeriksa  barang-barang  yang  dipinjam  dan lebih  meningkatkan  keamanan  perpustakaan. RFID  sendiri  adalah  kombinasi  dari  frekuensi radio berbasis teknologi dan teknologi mikrochip  yang  disebut  dengan  RFID tag. Kelebihan  dari  teknologi  ini  tidak  memerlukan kontak langsung saat pembacaan RFID tag oleh RFID reader seperti  teknologi barcode dan smart card.  Pada  pengaplikasiannya  gerbang RFID  di  letakkan  pada  pintu  keluar  ruang  baca perpustakaan [1].

## II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Radio Frequency Identification (RFID)
RFID  (Radio  Frequency  Identification)  adalah sebuah metode identifikasi data dengan menggunakan tag RFID  atau  transponder. Tag RFID biasa digunakan sebagai media penyimpanan  data  pengenal  dari  suatu  obyek. Prinsip kerja dari RFID yaitu dengan menggunakan  transmisi  frekuensi  radio,  pada range 125KHz,  13.65MHz,  atau  800 – 900Mhz berdasarkan  dari  kemampuan  RFID  itu  sendiri. RFID reader berkomunikasi dengan menggunakan  gelombang  radio  secara  unik dalam mengidentifikasi  obyek.  Gambar  1 menerangkan  tentang  bagaimana  cara  RFID berkomunikasi.
Gambar 1. Prinsip Kerja RFID [1]
Suatu  sistem  RFID  dapat  terdiri  dari  beberapa komponen, seperti tag, reader, tag programming station, circulation reader, sorting equipment dan tongkat inventory tag.
Sistem ini berguna untuk mengirimkan data dari piranti portable,  yang  dinamakan tag. Tag kemudian  dibaca  oleh  RFID reader dan selanjutnya  diproses  oleh  aplikasi  komputer yang  membutuhkannya.  Data – data  yang dibawa oleh tag dapat  berisi  beragam  informasi seperti  tanda  pengenal  suatu  obyek,  informasi lokasi,  harga  barang,  tanggal  kadaluwarsa,  dan lain sebagainya [1].
Secara garis besar RFID hanya terbagi menjadi 2 komponen yaitu Tag dan Reader. 1. Tag RFID
Tag RFID adalah sebuah microchip berantena  yang  disertakan  pada  suatu  unit produk. Tag RFID  mempunyai  suatu komponen inti yaitu inlay. Inlay merupakan komponen  yang  berisikan chip dimana informasi  disimpan. Tag sendiri  terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:
a. Tag RFID Pasif (Kapasitif)
Tag RFID  pasif  tidak  memiliki power supply sendiri. Dengan berbekal induksi listrik  yang  ada  pada  antena  yang disebabkan  oleh  adanya  frekuensi  radio scanning yang  masuk  dari  terminal RFID.  Karena  tidak  memiliki power supply sendiri maka  respon  dari  suatu label RFID yang pasif biasanya sederhana,  hanya  nomer  ID  saja. Tag RFID pasif terdiri dari silicon microprocessor, conductive  carbon  ink dan paper.
b. Tag RFID Aktif (Induktif)
Tag RFID  aktif  memiliki power  supply sendiri  dan  memiliki  jarak  yang  lebih jauh  dibandingkan  dengan tag pasif.
Memiliki  memori  yang  lebih  besar  dari tag pasif  sehingga  dapat  menampung berbagai  macam  informasi  didalamnya. Jarak  jangkauan  dari tag RFID  aktif dapat mencapai 100 meter dengan umur baterai  yang  mencapai beberapa  tahun. Tag RFID  aktif  terdiri  dari silicon microprocessor, metal koil dan encapsulating material.
2. Reader RFID
RFID reader merupakan sebuah device yang dapat  berkomunikasi  tanpa  kontak  langsung dengan tag untuk  mengidentifikasinya apabila terhubung dalam suatu asosiasi data. Pada prinsipnya reader memancarkan gelombang  radio  yang  kemudian  akan menginduksi tag, selanjutnya tag akan mengirimkan  informasi  kembali. Reader akan  berkomunikasi  dengan tag yang memiliki spesifikasi tertentu [1].

## 2.1.1. RFID ID-12
RFID  ID-12  hampir  sama  dengan  ID-2  dan  ID- 20 perbedaanya terletak pada antena, ID-12 dan ID-20 mempunyai antena internal dan pin untuk antena  eksternal.  ID-12  merupakan reader yang khusus  mendeteksi  RFID tag dengan  frekuensi 125KHz, RFID tag yang kompatibel dengan ID- 12  diantaranya  GK4001  dan  EM4001  dengan jarak jarak baca ±12cm. RFID ID-12 mempunyai  spesifikasi  seperti  pada  tabel dibawah ini [2].
Tabel 1. Spesifikasi modul RFID ID-12 [2]

## 2.2. Antena
Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk  bisa  memancarkan  dan  atau  menerima gelombang  elektromagnetika.  Antena  sebagai alat  pemancar  (transmitting antenna)  adalah sebuah transducer (pengubah)  elektromagnetis, yang  digunakan  untuk  mengubah  gelombang tertuntun  di  dalam  saluran  transmisi  kabel, menjadi  gelombang  yang  merambat  di  ruang bebas,  dan  sebagai  alat  penerima  (receiving antenna)  mengubah  gelombang  ruang  bebas menjadi gelombang tertuntun (Gambar 2).

## Gambar 2. Peran Antena Di Sistem Komunikasi Nirkabel
Pada  sistem  komunikasi  tanpa  kabel  yang modern,  sebuah  antena  harus  berfungsi  sebagai antena  yang  bisa  memancarkan  dan  menerima gelombang  dengan  baik  untuk  suatu  arah tertentu [3].

## 2.2.1.Antena Eksternal RFID ID-12
RFID ID-12 mempunyai mempunyai kemampuan  membaca  pada  frekuensi  125KHz, sehingga gain dan diagram radiasi antena reader memainkan  peranan  penting  dalam  rancangan sistem  RFID.  Besar  dan  bentuk  kuantitatif  dari keduanya ditentukan oleh aplikasi yang diinginkan,  yang  menyebabkan  berbedanya jangkauan  dan  wilayah  interogasi  sistem  ini. Antena yang dirancang harus mampu mengkonversi  energi  yang  dikirimkan  oleh reader dan meneruskan sinyal yang diterimanya ke reader. Reader harus tetap bisa membaca tag, walaupun tag tersebut  diorientasikan  secara bebas  terhadap reader,  artinya  tak  tergantung pada  polarisasi  gelombang  yang  mengenainya. Antena  untuk  frekuensi  sangat  rendah  (VLF), frekuensi  rendah  (LF)  dan  frekuensi  menengah (MF)  paling  tepat  menggunakan  polarisasi vertikal [3].
Polarisasi  linear  vertikal  bisa  dihasilkan  dengan antena  loop.  Antena  loop  adalah  antena  yang memiliki  jalur  sinyal  yang  terus  menerus  dari satu konduktor melewati kawat saluran transmisi
ke konduktor lain. Antena loop memiliki bentuk yang  bermacam – macam,  seperti  lingkaran, persegi,  atau  persegi  panjang.  Gambar 3 merupakan contoh bentuk antena loop [4].

## Gambar 3. Bentuk Antena Loop [4]
Antena  loop  dapat  disusun  menjadi  beberapa loop  untuk  mendapatkan gain  yang  lebih  besar dan  impedansi  yang  lebih  tinggi.  Bedasarkan jenisnya, antena loop terbagi menjadi dua, yaitu: 1. Antena loop batang ferit
2. Antena loop air core form (inti udara).

## 2.3. Penguat Operasional
Penguat Operasional atau biasa disebut Op-Amp merupakan  suatu  jenis  penguat  elektronika dengan coupling arus  searah  yang  memiliki faktor  penguat  atau  gain  sangat  besar  dengan dua  masukan  dan  satu  keluaran.  Penguat operasional  pada  umumnya  tersedia  dalam bentuk  sirkuit  terpadu  dan  yang  paling  banyak digunakan adalah seri 741.
Penguat  operasional  adalah  perangkat  yang sangat  efisien  dan  serba  guna.  Contoh penggunaan  penguat  operasional  adalah  untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan  listrik  hingga  dikembangkan  kepada penggunaan  aplikatif  seperti  komparator  dan osilator dengan distorsi rendah.
Penguat  operasional  dalam  bentuk  rangkaian terpadu  memiliki  karakteristik  yang  mendekati karakteristik  penguat  operasional  ideal  tanpa perlu  memperhatikan  apa  yang  terdapat  di dalamnya.  Karakteristik  penguat  operasional adalah [5]:
1. Gain tegangan tidak terbatas.
2. Impedansi masukan tidak terbatas.
3. Impedansi keluaran nol.
4. Lebar pita tidak terbatas.
5. Tegangan  ofset  nol  (keluaran  akan  nol jika masukan nol).

## 2.3.1. Penguatan Daya Kelas C
Penguatan  daya  kelas  C  hanya  membutuhkan  1 transistor  penguat  untuk  dapat  bekerja  dengan baik  dan  banyak  digunakan  pada  frekuensi  di atas  20KHz.  Penguatan  daya  kelas  C  didesain khusus  untuk  menguatkan  sinyal  hanya  1  fasa positif  saja  seperti  yang  diperlukan  pada penguatan  RFID,  frekuensi  radio,  dll.  Tipikal dari  rangkaian  penguat  kelas  C  diperlihatkan seperti pada gambar 4.
Gambar 4. Rangkaian Penguatan Daya Kelas C [5]
Prinsip kerja penguatan daya kelas C ialah akan mengaliri arus di kolektor kurang dari 180° pada setiap  siklusnya  (tidak  sinusoida).  Rangkaian penguatan  daya  kelas  C  tidak  memerlukan pembuatan bias, karena transistor yang digunakan khusus dirancang bekerja pada daerah saturasi.  Rangkaian  L-C  pada  rangakaian tersebut  akan  beresonansi  dan  ikut  berperan penting  dalam  mereplika  kembali  sinyal masukan  menjadi  sinyal  keluaran  dengan frekuensi yang sama [5].

## 2.4. Arduino dan RFID Shield
Arduino adalah subuah platform komputasi fisik (Physical Computing)  yang open source pada board input output yang sederhana.
Arduino digunakan bersama dengan RFID shield untuk  dapat  membaca card reader yang melintasinya  dan  mengirimkannya  ke database. Data  yang  masuk  ke database kemudian  diolah oleh web aplikasi ID tag monitoring [6].

## III. METODE PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian
Penelitian  dapat  diselesaikan  dengan  melalui beberapa  tahapan-tahapan  seperti  pada Gambar 5.

## Gambar 5. Tahapan - Tahapan Penelitian

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Implementasi Alat
Realisasi  perancangan  dari  gerbang  keamanan yang telah dibuat ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Bentuk fisik ID Tag
Tampilan  aplikasi  ID Tag berbasis  WEB  dapat dilihat pada Gambar 7.

## Gambar 7. Tampilan ID Tag pada WEB

## 4.2. PENGUJIAN ALAT

## 4.2.1. Pengujian Perangkat Keras
Pengujian  perangkat  keras  meliputi  pengujian RFID,  pengujian  penguatan  operasional  dan pengujian  antena.  Semua  pengujian  diulang sebanyak 10 kali untuk mendukung akurasi.

## A. Pengujian RFID
RFID berfungsi sebagai sistem yang mengindentifikasi tag RFID  ketika  akan  masuk kedalam perpustakaan. Setiap RFID tag memiliki  kode  ASCII  yang  berbeda – beda, nantinya  kode  tersebut  akan  diterima  oleh mikrokontroler. Adapun pengujian yang dilakukan  yaitu  pengujian  baca  RFID,  jarak baca, dan pengujian dengan faktor penghambat.
1. Pengujian Baca RFID
Pengujian  dilakukan  dengan  memberikan perintah pada mikrokontroler untuk menampilkan  kode  ASCII  yang  terdapat pada tag. Tampilan kode  ASCII  yang diterima dari masing – masing tag saat tag dibaca reader.
Gambar 8. Hasil Pembacaan Kode RFID Tag

## 2. Pengujian Jarak Baca
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui jarak  baca  yang  dapat  dijangkau  oleh RFID reader. Pengujian dilakukan dengan meletakkan  RFID tag tepat  diatas  RFID reader dengan  posisi  sejajar.  RFID tag didekatkan perlahan – lahan menuju RFID reader dengan cara setiap 1mm RFID tag menuju  RFID reader,  ditahan  selama  2 detik  untuk  melihat  respon  apakah  RFID tag telah  terinduksi  oleh  antena.  Pada Gambar 9 memperlihatkan cara pengujian jarak baca RFID.
Gambar 9. Pengujian Jarak Baca
Berikut  tabel  yang  menunjukkan  jarak baca dari tiap tag.
Tabel 2. Jarak Baca RFID Tag

## 3. Pengujian dengan Faktor Penghalang
Pada pengujian ini diberikan lima kondisi yang  berbeda  dengan  tujuan  melihat pengaruh tag dari  setiap  kondisi.  Setiap tag akan  dilakukan  pengujian  dengan dihalangi  lima  bahan  yaitu  kayu,  plastik, besi, almunium, dan kaca

## Gambar 10. Lima Faktor Penghalang
Pengujian  dilakukan  pada  jarak  5cm dengan  ketebalan  material  yang  berbeda dari masing – masing bahan.
Dari  hasil  pengujian  disimpulkan  bahwa, RFID Tag tidak  dapat  terbaca  apabila diberikan penghalang besi dan almunium, namun dapat
terbaca ketika
penghalangnya  berupa  kayu,  kaca,  dan plastik.

## B. Pengujian Penguatan Daya
Penguatan  daya  kelas C  didesain  khusus  untuk menguatkan  sinyal  hanya  1  fasa  positif  saja. Berbeda  dengan  kelas  B  yang  memerlukan  2 transistor  untuk  bekerja  dengan  baik,  penguat kelas C hanya memerlukan 1 transistor. Gambar aplikasi  rangkaian  penguat  daya  ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Aplikasi Rangkaian Penguat Daya
Adapun diagram yang didapat dari oscilloscope, yang diperlihatkan pada Gambar 12.

## Gambar 12. Hasil Penguatan Daya Kelas C
Pada  Gambar 12 dapat  dilihat  sinyal  masukan yang  diberikan  sebesar  21mV  dan  sinyal keluaran  sebesar  49mV  dengan  frekuensi 125KHz  sehingga  daya  yang  diperoleh  P in  = 0.021W  dan  P out =  0.049W.  Maka  penguatan yang terjadi sebesar 250%, sedangkan penguatan dalam dB yang diperoleh sebesar 3.67dB. Penguat  kelas  C  menghasilkan  keluaran  kurang dari  180°  dari  sinyal  masukan  dan  hanya memberikan  penguatan  pada  fase  positifnya saja.  Hal  ini  karena  bias  yang  diberikan  kepada transistor  terletak di bawah titik cut-off.

## C. Pengujian Antena
Antena  loop  lingkaran  yang  telah  dirancang dengan spesifikasinya akan dilakukan pengujian. Pengujian antena dilakukan untuk membuktikan bahwa  antena  telah  bekerja  pada  frekuensi 125KHz.

## Gambar 13. Antena Eksternal RFID
Gambar 13 merupakan hasil perancangan antena yang  telah  dibuat.  Pengujian  dilakukan  dengan meletakkan  RFID tag tepat  diatas  RFID reader dengan posisi sejajar. Seperti pada Gambar 14.

## Gambar 14. Pengujian Jarak Baca Antena
Pada  Gambar 14 digunakan  multimeter  analog untuk  melihat  lonjakan  tegangan  yang  akan menginduktansi tag.
Tabel 3. Hasil Pengujian Jarak Baca Antena Tanpa

## Penguatan
Pada tabel 3 semua tag berhasil dibaca dan tidak ada  perbedaan  pada  jangkauan  bacanya.  Kabel penghantar berpengaruh terhadap jarak bacanya, semakin  panjang  kabel  penghantar  maka semakin besar nilai resistansinya.

## 4.2.2. Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian  perangkat  lunak  dilakukan  untuk menghasilkan perangkat yang diinginkan dengan pengujian  beberapa scenario Fungsionalitas Perangkat Lunak yang telah dibuat.
Hasil pengujian sesuai dan berjalan dengan baik sesuai skenario yang telah dibuat pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil Pengujian Perangkat Lunak

## 4.3. Pengujian Keseluruhan Sistem
Setelah melakukan  pengujian  subsistem,  tahap selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  sistem secara  keseluruhan.  Pengujian  sistem  dilakukan untuk  mengetahui  apakah  keseluruhan  sistem sudah berjalan sesuai dengan fungsinya.
Berikut tabel 5 menunjukkan kode dari masing – masing tag yang akan di uji.
Tabel 5. Kode Tag
Pada  pengujian  ini  RFID reader yang  telah ditambahkan  penguatan  dan  antena  akan membaca tag yang  melewatinya.  Adapun  jarak baca  yang  di  peroleh  dari  rancang  bangun  ID Tag ini, dapat di lihat pada tabel 6.
Tabel 6. Jarak baca ID Tag
Dari  tabel 6 menunjukkan  jarak  baca  maksimal diperoleh  pada tag 4D6006D56CB6556  dengan jangkauan  baca  9.9  cm,  sehingga  penguatan yang  diperoleh  sebesar  167%.  Penguatan  rata - rata keseluruhan  sistem  yang  terjadi  sebesar 131%.

## RFID Tag yang di scan berhasil terbaca oleh ID
Tag dan  ditampilkan  ke  Web  Browser  dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Tampilan ID Tag
Tag yang  berhasil  terbaca  dan  terdapat  pada database akan diberikan  keterangan done, sedangkan  yang  tidak  ada  pada database diberikan keterangan error.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  analisis  yang  telah dilakukan,  ada  beberapa  hal  yang  dapat disimpulkan diantaranya yaitu:
1. Telah  terbuat  rancangan  sistem  gerbang keamanan  pada  perpustakaan  dengan menggunakan RFID.
2. Telah  terbangun  antena  pemindai  RFID pada  lokasi  yang  berbeda  dari  perangkat elektronik pengolah data.
3. Sistem  gerbang  keamanan  dapat  diakses melalui  aplikasi  web  yang  membaca RFID  dan  melakukan  komparasi  dengan database.
4. Antena eksternal RFID dengan penguatan kelas  C  mengalami  peningkatan  jarak baca rata – rata sebesar 131%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Nadhir, I. Rancang Bangun Model Garasi dengan Aplikasi RFID Berbasis Mikrokontroler. Bandar Lampung:
Universitas Lampung, 2014.
[2] RFID ID-12 datasheet, available: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sen
sors/ID-12-Datasheet.pdf. [Accessed 15 Januari 2014].
[3] Alaydrus, M. Antena (Prinsip dan
Aplikasi). Yogyakarta: Graha ilmu, 2011.
[4] Lee Y. RFID Coil Design. America: Microchip Technology Inc, 2002. [5] Penguat Operasional, available: http://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbase/electronic/opamp.html. [Accessed 19 Mei 2015]. [6] Artanto, D. Interaksi Arduino dan Labview. Jakarta: Elex Media Komputindo, 2012.