## Passive Keyless Entry Locking Door with ESP32
Arya Wibisono 1 , M.B.Nugraha 2 , Michael Aldo Amosen 3 , Reza Afriani Maulana 3 1, 2, 3 Teknik Elektro, Universitas Multimedia Nusantara, Tangerang, Indonesia alexwibisono18@gmail.com mb.nugraha@umn.ac.id
Diterima 10 Mei 2020 Disetujui 19 Juni 2020
Abstract —In  modern  times,  technology  advancement become more sophisticated and advanced and accessible for  everyone.  This  trend  leads  to  people  can  buy dangerous  and  criminal  related  tools  such  as  lockpick easily and  also learn  how to lockpick from the internet. Conventional  key  system  has  tendencies  to  be  easily hacked  lead  to  unauthorized  access  to  our  property. Passive keyless entry system already used in automotive industry, especially in high-end car. This research trying to recreate the keyless entry system for home using  RFID.
Index Terms —ESP32, High Frequency RFID, Keyless Entry, Passive Keyless Entry, PKE, RFID

## I. P ENDAHULUAN
Mengutip pada Statistik Kriminal 2019 pada badan pusat  statistik  (BPS)  pada  websitenya,  angka  tindak kejahatan  dari  tahun  2016  –  2018  terus  menurun, tetapi  walaupun  angka  tindak  kejahatan  menurun bukan  berarti  menjadi  tidak  waspada  pada  keamanan diri  sendiri.  Mengutip  juga  pada  Statistik  Kriminal 2019,  jumlah  desa/kelurahan  yang  melaporkan kejadian  kriminalitas  jenis  pencurian  terus  meningkat pada  2011,  2014,  dan  2018.  Pada  tahun  2011  terjadi 36.78%  tindak  pencurian,  di  tahun  2014  terjadi 41.05%  tindak  pencurian  dan  di  tahun  2018  terjadi 45.01%  tindak  pencurian.  Dari  data  tersebut  bisa terlihat  bahwa  tindak  pencurian  yang  terjadi  terus meningkat  oleh  karena  itu,  pada  jaman  canggih  ini, kunci  fisik  yang  dianggap  kuno  akan  sering mengalami pembobolan karena lebih mudah untuk di- lockpicking dengan lockpicking set yang sudah banyak dijual dimana – mana.
Maka  dari  itu,  dalam  penelitian  ini  mencoba mengubah  kunci  fisik  menjadi  kunci  digital  dengan sistem passive  keyless  entry (PKE).  Teknologi  PKE sudah  banyak  diterapkan  pada  otomotif  modern  saat ini  untuk  meningkatkan  sistem  keamanan  dan kenyaman  bagi  pengguna  mobil  tersebut.[1].  Dengan menggunakan keyless  entry ,  celah  keamanan  dalam bentuk lubang kunci berhasil diminimalisasi.
Berbeda  dengan remote  keyless  entry (RKE) dimana  pengguna  harus  menekan  suatu  tombol  atau trigger  lalu  dari  kunci  tersebut  akan  mengeluarkan
sinyal  ID  yang  akan  dibaca  oleh  antena receiver lalu melakukan  aksi  selanjutnya  [2].  PKE  hampir  mirip dengan  RKE  tetapi  antena  di receiver akan  selalu mencari sinyal ID dan ketika kunci terbaca oleh antena tersebut  maka  akan  melakukan  aksi  selanjutnya dengan  menerapkan  sistem  ini,  maka  tidak  perlu  ada menekan  suatu  tombol  atau  trigger  untuk  melakukan aksi lanjutan [1].
Sistem  yang  sudah  diterapkan  pada  mobil  saat sekarang  ini  akan  dicoba  pada  percobaan  kali  ini dengan  memasangkan  sistem  PKE  pada  suatu  pintu rumah  menggunakan  ESP  32  –  30  pin  sebagai mikrokontrolernya  dengan  begitu  sistem  keamaan akan bertambah karena tidak menggunakan kunci fisik melainkan  kunci  digital  yang  bisa  dibawa  kemana  – mana.  Selain  menambahkan  keamaan  pada  suatu rumah,  sistem  ini  juga  menambahkan  kenyamanan karena pengguna hanya perlu mendekati pintu tersebut dan  pintu  akan  otomatis  membuka  kunci  dan  tidak perlu memasukkan anak kunci.

## II. K AJIAN L ITERATUR

## A. Radio Frequency Identification
Radio  Frequency  Identification  (RFID)  adalah sebuah alat identifikasi yang menggunakan gelombang radio  untuk  mengirimkan  suatu  sinyal.  Ada  2  tipe RFID  pada  umumnya,  RFID  aktif  dan  RFID  pasif. Penelitian ini hanya akan membahas mengenai sistem RFID pasif
Sistem RFID pasif ( Passive RFID system ) bekerja dengan  cara  RFID reader akan  selalu  memancarkan sinyal  termodulasi  lalu  saat coil pada  kartu  atau  tag RFID  menerima  sinyal  tersebut, chip sirkuit  yang berada  di  kartu  RFID  akan  aktif  dan  mengeluarkan User  Identification (UID)  berupa  kode hexadecimal yang  panjangnya  bergantung  pada  jenis  RFID  yang digunakan.  UID  akan  diterima  oleh reader saat melalui coil kartu  mengirimkan  sinyal  hambur  balik ( backscattered ) [2].
Ada  beberapa  tipe  RFID  yang  beredar  dipasar yang  dibedakan  dengan  frekuensi  yang  digunakan oleh  kartu  tersebut  [3].  Tipe  yang  pertama  adalah Low-Frequency (LF) dimana  rentang  frekuensi  yang

## ISSN 2355-3286
digunakan  adalah  125  kHz.  dan  134.3  kHz  dan  jarak baca  pada  kondisi  ideal  akan  mencapai  30  cm.  Tipe yang  kedua  adalah High-Frequency (HF)  dimana frekuensi  yang  digunakan  adalah  13.56  MHz  dan jarak  baca  pada  kondisi  ideal  akan  mencapai  1.5 meter. Tipe yang ketiga adalah Ultra-High-Frequency (UHF)  dimana  rentang  frekuensi  yang  digunakan adalah  860  ~  960  MHz  dan  jarak  baca  pada  kondisi ideal  1  meter  (untuk  generasi  lama),  pada  kartu generasi  2  jarak  baca  pada  kondisi  ideal  bisa mencapai 16 meter.

## B. Passive Keyless Entry System
Sebuah keyless  Entry yang  memanfaatkan passive tag dan  sebuah  antena  dimana  antena  ini  akan menghasilkan  suatu  sinyal  dalam  jarak  tertentu  dan ketika passive  tag terdeteksi di dalam  jarak  itu,  maka akan menghidupkan seluruh sistem untuk mengerjakan suatu aksi yang sudah dirancang.
PKE  diterapkan  untuk  membuka  atau  menutup suatu pintu secara otomatis ketika passive tag terbaca. Data  yang  terdapat  dalam passive  tag akan dibandingkan  dengan  data  yang  terdapat  dalam database dan  ketika  sudah  nilai  yang  dikeluarkan adalah  TRUE  maka  sistem  akan  berjalan  dan membuka  pintu  tersebut.  Sistem  komparasi  ini  biasa disebut dengan back-end database [4].
Sistem  PKE  berbasis  RFID  sudah  cukup  banyak dijual di pasaran, namun sistem kerjanya masih serupa dengan  RFID  biasa  dimana  pengguna  diharuskan untuk menempelkan kartu atau tag ke perangkat RFID reader .  Sistem  ini  juga  biasanya  sudah  dalam  bentuk satu kesatuan dengan kunci pintu sehingga tidak dapat dipisahkan.  Hal  ini  yang  membedakan  dengan  sistem lainnya,  dimana  sistem  ini  berbentuk  modular  dan menggunakan  konsep passive  keyless  entry dimana pengguna  tidak  perlu  menempelkan  kartu  atau  tag. Reader didesain  untuk  mengenali  UID  kartu  atau  tag dalam jarak tertentu.

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN
Dalam  percobaan  kali  ini  akan  terbagi  menjadi dua metode:
1. Wiring

## 2. Coding
Alat – alat yang digunakan adalah:
1. 1 buah ESP32 – 30pin
2. 2 buah RFID tag 13,56 Mhz
3. 1 buah RFID Reader RC522
4. 1 buah AC/DC adaptor 12Volt 1Ampere
5. 1 buah single relay 5Volt
6. 1 buah solenoid lock 5Volt
7. Jumper secukupnya

## A. Wiring
Pinout modul  ESP32  terdapat  pada  Gambar  1.
Gambar 1. Pinout ESP32
Dan pinout pada  RFID  reader  RC522  bisa  dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pinout RC522
Dan pinout dari single  relay 5V  bisa  dilihat  pada Gambar 3.
Gambar 3. Pinout single relay 5V
Dan wiring pada ketiga alat di atas akan ditunjukan pada Tabel 1.
Tabel 1. Wiring table ESP32 RC522 Single Relay 5v 3.3v 3.3v - GPIO 22 RST - GND GND - - IRQ - GPIO 19 MISO - GPIO 23 MOSI -
ISSN 2355-3286 GPIO 18 SCK - GPIO 21 SDA - 3.3v - VCC GND - GND
GPIO 13 - IN
Gambar 4. Diagram blok

## B. Coding
Ada beberapa coding dengan fungsinya masing – masing:
1. Passive Keyless Entry function
2. Digital Signature Algorithm
3. Locking & Unlocking function
Fungsi  program  PKE  adalah  untuk  memeriksa apakah  terdapat  tag/kartu  RFID  yang  berada  di  se`r reader .  Jika  ada  tag  RFID  terdeteksi, reader akan membaca  UID  yang  dikirimkan  oleh  tag.  Jika  UID tersebut  cocok  saat  dibandingkan  dengan database maka  akses  pintu  akan  terbuka.  Dari  sistem    yang terakhir  adalah  sistem  buka  tutup  kunci  yang berhubungan langsung dengan relay .

## IV. I MPLEMENTASI DAN H ASIL
Pada  implementasi  penelitian  ini,  digunakan ESP32  dengan  30  pinout  sebagai  mikrokontroler dengan  modul  WiFi  dan  Bluetooth  yang  sudah terpasang. User identification (UID) dari setiap kartu RFID  bawaan  karena  UID  ini  dianggap  unik  dan mudah  untuk  digunakan  datanya  walaupun  sangat
rentan  diretas.  Kartu  RFID  HF  13.56  MHz  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  kartu  yang cocok dengan reader
RC522 yang juga akan digunakan.
Gambar 5. Mikrokontroler ESP32

## ISSN 2355-3286

## Gambar 6. Mikrokontroler ESP32

## A. Passive Keyless Entry
Sistem PKE diimplementasikan dengan mengulang atau me- looping fungsi yang menahan kunci agar tetap terbuka  ketika  kartu  RFID  yang  benar  berada  dekat dengan RFID Reader .

## B. Locking and Unlocking Function
Fungsi  ini  hanya  menggunakan  pin  yang dipasangkan  dengan relay dan  ketika  HIGH  maka kunci akan tertutup dan sebaliknya.
Sistem  ini  diujikan  dengan  menerapkan  PKE menggunakan RFID dan ESP32 cukup berhasil karena
fungsionalitas dari program dan alat yang buat berhasil dengan baik dengan jarak jangkauan dari RFID reader sekitar  5  cm  dan  ketika  kartu  RFID  mendekati  jarak tersebut,  sistem  akan  merespons  dengan  2  keadaan yang berbeda yaitu :
1. Ketika  kartu  yang  benar  maka  kunci akan terbuka.
2. Ketika  kartu  yang  salah  maka  kunci  tetap tertutup dan memunculkan kalimat
“ access denied ”.
Namun  masih  banyak bug yang  ditemui  dalam implementasi  walaupun  secara  fungsionalitas  sudah tercapai. Bug yang  paling  sering  terjadi  adalah  ketika kartu  didekatkan  RFID  reader  tetapi  sistem  tidak merespons sama sekali walaupun sudah dijauhkan dan didekatkan lagi. Solusi dari ini harus menekan tombol EN  yang  berada  di  ESP32  atau  dengan  me- restart sistem  tersebut  dan  ada  juga  yang  bisa  ditambahkan pada program ini yaitu encryption dan decryption UID agar  lebih  aman  dan hacker  proof atau  bisa  juga dengan  menambahkan hardware yang  lebih  bermutu dan lebih aman.

## V. S IMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini adalah sistem PKE dihasil berfungsi dengan semestinya tetapi masih  banyak  bagian  yang  dapat  dikembangkan  agar sistem ini dapat digunakan dengan lebih mudah dan nyaman.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  pada  Bapak  Dareen  Kusuma  Halim sebagai  dosen  sekaligus  pembimbing  dan  Ibu  Nabila Husna  Shabrina  karena  telah  memberikan  bimbingan dalam penggunaan Radio Frequency .

## D AFTAR P USTAKA
[1]  J.  Jia,  X.  Cheng,  and  P.  Wang,  “Automobile  Passive  Keyless Entry  Based  ON  RFID,” DEStech  Trans.  Comput.  Sci.  Eng. , no.  International  Conference  on  Computer,  Electronics  and Communication  Engineering  (CECE  2017),  pp.  76–81,  2017, doi: 10.12783/dtcse/cece2017/14377.
[2]  J.  (Philips  S.  Becker,  “Passive  Keyless  Entry  and  Drive Systems,” Autotechnology , vol. 2, no. 6, pp. 56–58, 2002.
[3]  M.  B.  Nugraha,  P.  R.  Ardianto,  and  D.  Darlis,  “Design  and implementation of RFID line-follower robot system with color detection  capability  using  fuzzy  logic,”  in ICCEREC  2015  -
International  Conference  on  Control,  Electronics,  Renewable Energy and Communications , 2015,
doi: 10.1109/ICCEREC.2015.7337058.
[4]  Z. Zhi-yuan, R. He, and T. Jie, “A Method for Optimizing The Position  of  Passive  UHF  RFID  Tags,”  in IEEE  International Conference  on  RFID-Technology  and  Applications ,  2010,  no. June,  pp.  92–95,  [Online].  Available:  10.1109/RFID- TA.2010.5529867.