Syntax
Literate: Jurnal Ilmiah
Indonesia p�ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398
Vol. 8, No.
11, November 2023
SISTEM BUKA-TUTUP SEBUAH PINTU RUMAH
MENGGUNAKAN FACE RECOGNITION BERBASIS MIKROKONTROLER
Adi Chandranata, Laxsmy Devy, Reghina Alya
Rihma
Prodi DIV Teknik Elektronika Politeknik Negeri Padang
Email: [email protected], [email protected], [email protected]
Abstrak
Teknologi Internet of Things saat ini sudah banyak
dignakan dalam semua aspek kehidupan diantaranya adalah penerapan pada smart
home. Sebuah teknologi otomatisasi digunakan untuk mempermudah suatu akses di
rumah, begitu pula dengan adanya akses pintu masuk rumah yang menggunakan
pengenalan citra wajah (face detection). Pengenalan citra wajah manusia
merupakan salah satu teknologi penting yang terus berkembang pada bidang
computer vision dengan penerapannya dalam sistem pengenalan biomatrik. Salah
satunya dengan menggunakan metode pengenalan citra wajah yaitu Algoritma Haar
Cascade Classifier. Oleh Sebab itu, dirancang suaru sistem buka-tutup pintu
rumah dengan pengenalan wajah menggunakan modul ESP32-Cam sebagai sensor
kamera. Gambar wajah diambil menggunakan kamera ESP32-Cam dan diproses
menggunakan Mikrokontroller ESP32 melalui program arduino IDE. Hasil Pengenalan
akan diteruskan dari mikrokontroller ke sensor PIR, motor DC,buzzer, LED dan website. Hasil pengujian dari sistem ini
yaitu jika ID wajah yang dideteksi sesuai dengan data base,maka sensor PIR akan
aktif untuk mendeteksi gerakan objek didepan pintu masuk. Ketika gerakan
terdeteksi maka buzzer sebagai alaram akan ON dan pintu akan terbuka dan
tertuttup otomatis. Jika ID Wajah tidak terdeteksi maka pintu tidak akan
terbuka.
Kata
Kunci: Smart Home, Pengenalan
Citra Wajah, Haar Cascade , Internet of Things, Mikrokontroller.
Abstract
Internet of Things technology is now widely used in all aspects of life
including the application of smart homes. An automation technology is used to
facilitate access at home, as well as access to the entrance of the house that
uses facial image recognition (face detection). Human facial image recognition
is one of the important technologies that continues to develop in the field of
computer vision with its application in biometric recognition systems. One of
them is by using the facial image recognition method, the Haar Cascade
Classifier Algorithm. Therefore, a house door open-close system with facial
recognition is designed using the ESP32-Cam module as a camera sensor. Face
images were taken using the ESP32-Cam camera and processed using the ESP32 Microcontroller
through the Arduino IDE program. Recognition results will be forwarded from the
microcontroller to the PIR sensor, DC motor, buzzer, LED and website. The test
result of this system is that if the detected face ID matches the data base,
the PIR sensor will be active to detect the movement of objects in front of the
entrance. When motion is detected, the buzzer as an alarm will be ON and the
door will open and close automatically. If Face ID is not detected then the
door will not open.
Keywords: Smart Home, Face Image Recognition, Haar Cascade, Internet of Things,
Microcontroller.
Pendahuluan
Sistem pengunci pintu
yang ada saat ini masih banyak
menggunakan pengunci pintu konvensional, sehingga kurang efektif dikarenakan harus membawa kunci
pintu disaat berpergian (Ahadiah, Muharnis, &
Agustiawan, 2017);(Santoso1 &
Wulandanu, 2011);(Dharma, 2023). Penelitian mengenai
sistem pengunci pintu sudah pernah
dilakukan oleh Geo Fillial Agiv Winagi pada tahun 2019 dengan membuat alat pengunci
pintu menggunakan RFID yang
pada penelititan tersebut dibuat sistem pengunci
pintu dengan menggunakan RFID sebagai sensor untuk pembacaan kartu RFID dan juga memakai pin
password, dimana jika kartu RFID sudah didaftarkan ke sistem atau pin benar maka solenoid akan aktif dan pintu dapat terbuka
(Novianti, 2019);(Arafat, 2016).
Selama ini sistem pembukaan kunci pintu umumnya
menggunakan kontrol akses fisik seperti
penggunaan keypad dan scan kartu
(Pradana & Wiharto,
2020);(Ipanhar,
Wijaya, & Gunoto, 2022). Sistem buka
otomatis tanpa kontrol akses fisik
memungkinkan desain yang lebih sederhana, seperti pintu tanpa
tuas dan lubang kunci (Muwardi & Adisaputro,
2021);(Pradana & Wiharto,
2020). Untuk mengatasi hal tersebut, maka
diperlukan sistem keamanan buka kunci
otomatis, metode yang dapat menjadi pencegah
pencurian yang inovatif di suatu ruangan, mengingat tingkat kejahatan yang tinggi saat ini dan solusi
sistem buka kunci tradisional tanpa kontrol akses
fisik. Satu dari diantaranya yaitu memiliki sistem pengenalan wajah.
Sistem buka-tutup pintu
dengan pengenalan wajah adalah konsep
modern yang tidak memerlukan
kontrol akses oleh perangkat fisik. Dengan mengacu pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, maka penulis berinovasi
untuk bagaimana merancang sistem buka-tutup pintu menggunakan pengenalan wajah berbasis mikrokontroler. Dengan menggunakan kamera sebagai pengontrol pengenalan wajah pemilik rumah. Hal ini dapat meningkatkan
rasa aman pemilik rumah karena tidak
ada seorang pun dengan sistem keamanan
pengenalan wajah yang dapat memasuki rumah. Konsep kerja
alat ini adalah mendeteksi wajah pemilik rumah
secara otomatis menggunakan kamera ESP32-Cam untuk dapat membuka
pintu dan tertutup secara otomatis.
Metode Penelitian
Blok Diagram
Perancangan alat dibuat
untuk membantu dan mempermudah dalam mengerjakan alat yang akan dibuat. Perancangan
alat dimulai dari pembuatan blok diagram dimana setiap blok tersebut
mempunyai fungsi tersendiri yang saling terkait sehingga membentuk sistem dari mesin yang akan dibuat. Berikut
blok perancangan sistem untuk alat
pada
Flowchart
Flowchart memiliki fungsi untuk menggambarkan,
menyederhanakan suatu rangkaian proses atau prosedur sehingga dapat dengan mudah
dipahami dan dapat dilihat berdasarkan urutan dari suatu
proses (Sari, 2017). Berikut Flowchart keseluruhan yang digunakan pada sistem dalam perancangan
tugas akhir yang bisa dilihat pada gambar 2.
START Iniisiialliisasii
Sensor�PIR,,
LCD,,
Mottor�DC,, LED1,, LED2,, Buzzer,,Kondiisii ESP32CAM,, Keypad Pembacaan�Kondiisii Datta�darii ESP32Cam YA Jiika�Kondiisii ESP32Cam�==�1 TIDAK TIDAK Jiika�Kondiisii ESP32Cam�==�1 YA - Menampiillkan�ttextt pada�LCD��Acces�Benar� - Mengakttiifkan�LED�2�dan�Buzzer�bersamaan�sellama�4�dettiik - Akiittf�nya�Mottor�DC�membuka�Piinttu YA Jiika�Keypad�iinputt
==�Password benar TIDAK Piinttu�tterkuncii,,acces�sallah�dan�lled�merah�menyalla�kediip�3x�dan�buzzer ttiidak�akttiif STOP - Menampiillkan�ttextt pada�LCD��Acces�Benar� - Mengakttiifkan�LED�2�dan�Buzzer�bersamaan�sellama�4�dettiik - Akiittf�nya�Mottor�DC�membuka�Piinttu Mengakttiifkan�Pembacaan sensor PIR
Gambar 2 Flowchart
Perancangan Sistem Buka-Tutup Sebuah Pintu Menggunakan Face Recognition Berbasis
Mikrokontroler
Perancangan wiring rangkaian
keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3 Perancangan
wiring rangkaian keseluruhan
Perancangan
Mekanik
Perancangan ini bertujuan untuk merencanakan sesuatu yang akan dibuat dalam
bentuk mekanik. Perancangan mekanik sangat dibutuhkan karena perancangan mekanik dijadikan sebagai acuan untuk membuat
sistem keseluruhan. Hasil perancangan mekanik dari tugas akhir
ini dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4 Desain Alat
Hasil dan Pembahasan
Pengujian dan
Analisa Pada ESP32-Cam
Pada alat yang dibuat Camera yang dipakai berfungsi untuk mendeteksi wajah seseorang yang akan menjadi akses masuk suatu ruangan melalui pintu. Pengujian pertama dilakukan dengan mengambil data wajah untuk disimpan menjadi database yang terbaca oleh camera.
Tabel 1 Pegambilan data wajah untuk database website
|
No |
Kondisi |
Tampilan |
|
|||
|
1. |
Streaming Camera |
|
|
|||
|
2 |
Pengenalan Wajah |
|
|
||||
|
3. |
Wajah Terdeteksi |
|
|||||
|
4 |
Tambahkan data wajah |
|
|||||
Wajah yang ditampilkan pada interface camera sesuai dengan apa yang dilakukan pada keadaan sebenarnya. Camera streaming ini memudahkan peneliti untuk mempersiapkan dan mengatur tata letak camera agar sesuai dengan letak wajah yang nantinya akan dideteksi. Setelah camera streaming, selanjutnya ada tahapan face detection. Ketika sedang melakukan streaming kita dapat mendeteksi wajah dengan menggunakan menu detect face. Saat wajah kita terdeteksi camera dan sistem akan mempelajari pola dari gambar yang ditangkap oleh camera. Jika wajah yang terdeteksi sama dengan pola yang tersimpan pada sistem, maka selanjutnya akan diteruskan pada proses selanjutnya.
Pengujian dan Analisa Proses Citra Wajah
Pengujian kedua melakukan deteksi wajah untuk dapat
membuka akses pintu secara otomatis.
Berikut hasil data pengujian dilihat pada tabel 2.
Tabel 2 Pengujian Proses Citra Wajah
|
Sampel |
Kondisi |
Tampilan |
|
|||
|
Sampel 1 |
Data Base Wajah
Terdeteksi |
|
|
|||
|
Sampel 2 |
Data Base Wajah
Terdeteksi |
|
|
|||
|
Sampel 3 |
Data Base Wajah
Terdeteksi |
|
|
|||
|
Sampel 4 |
Data
Base Wajah Tidak Terdeteksi |
|
|
||||
|
Sampel 5 |
Data
Base Wajah Tidak Terdeteksi |
|
|||||
Setelah wajah terdeteksi dan tersimpan pada sistem, selanjutnya akan diberikan access control. Acces control yaitu perintah pada sistem untuk memberikan akses pada wajah yang telah terdeteksi dan disimpan pada sistem atau database. Ketika acess control diberikan, maka sistem siap mengenali wajah dan memberikan akses untuk membuka kunci pintu. Jika wajah yang telah terdeteksi dan diberikan akses kontrol maka pada interface browser akan menampilkan �door open for �� dan kemudian kunci pintu akan terbuka, jika ada wajah yang tidak dikenal diartikan tidak terdaftar pada database esp32-cam maka interface akan menampilkan �no face detection�.
Pengujian dan
Analisa pada Kamera terhadap Posisi sudut wajah
Pengujian ketiga dilakukan dengan memvarisasikan sudut hadap pada wajah. Pengujian dilakukan untuk mengetahui dan mengukur batas maksimal sudut pose untuk melakukan pengenalan wajah untuk membuka kunci pintu. Penelitian sudut pose wajah diujikan dengan menggunakan wajah yang telah terdaftar pada tahap proses face detection. Hasil pengujian sudut pose wajah dalam 4 variasi pose wajah yaitu menghadap kiri, kanan, atas dan bawah.
Tabel 4 Pengujian Kamera Terhadap Posisi Sudut Wajah
|
No |
Kondisi |
Tampilan |
|
1. |
Kiri |
|
|
2. |
Kanan |
|
|
3. |
Bawah |
|
|
4. |
Depan |
|
Berdasarkan tabel
di atas dapat disimpulkan bahwa sistem menggunakan face detection
dapat mendeteksi citra wajah pada saat kondisi Mata, hidung, mulut dan bentuk wajah masih
jelas tertangkap oleh
camera esp32-cam. Pada saat posisi
wajah tidak jelas maka kamera
tidak akan bisa mendeteksinya karena citra wajah
yang telah didaftarkan pada
database berbeda dengan apa yang kamera tangkap, karena itulah sistem tidak
dapat mendeteksi wajah dengan baik
Pengujian dan Analisa Sensor PIR
Pengujian pada sensor PIR untuk mengetahui sensor PIR dapat mendeteksi pergerakan manusia pada Ruangan maksimal pada jarak berapa anatar
obje dengan letak sensor. Tampilan respon dari sensor pir dapat dilihat pada serial monitor
melalui arduino IDE. Pengujian sensor PIR (Passive InfraRed) dilakukan
saat ada seseorang didepan akses pintu masuk
dalam posisi jarak. Berikut tabel 5 hasil pengujian
untuk sensor pir terhadap jarak yang mendeteksi gerakan.
Tabel 5 Hasil Pengujian
Sensor PIR terhadap Jarak Objek
|
Jarak (cm) |
Data Sensor |
Hasil |
|
20 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
30 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
40 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
50 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
60 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
70 |
1 |
Terdeteksi, Pintu
Terbuka |
|
80 |
0 |
Tidak Terdeteksi, Pintu Tertutup |
|
100 |
0 |
Tidak Terdeteksi, Pintu Tertutup |
Pengujian dan Analisa Sensor PIR
Berikut
tabel 6 dan 7 Hasil dari pengujian rangkaian driver motor
dan motor DC:
Tabel 6 Hasil
Pengujian Poros Motor DC Ketika Pintu Terbuka
|
TP |
Vin (Volt) |
Vout (Volt) |
Poros Motor DC |
Kondisi |
|
IN1 |
5 Volt |
10,48 Volt |
Clock Wise (CW) |
Pintu Terbuka |
|
IN2 |
0 Volt |
0 Volt |
Tabel 7 Hasil Pengujian Poros Motor DC Ketika
Pintu Tertutup
|
TP |
Vin (Volt) |
Vout (Volt) |
Poros Motor DC |
Kondisi |
|
IN1 |
0 Volt |
0 Volt |
Counter Clock Wise (CCW) |
Pintu Tertutp |
|
IN2 |
5 Volt |
10,18 Volt |
Pengujian yang dilakukan
ada motor DC ialah tegangan keluaran yang dihasilkan ketika alat sedang berjalan.
Motor DC mempunyai 2 Kubu yang dapat
digunakan untuk mengatur perputaran arah Motor DC. Berikut Gambar 5
dan 6 hasil dari pengujian putaran motor DC.
Gambar 5 Kondisi Pintu Terbuka berputar secara CW
Gambar 6 Kondisi pintu Tertutup berputar secara CCW
Pengujian ini membutuhkan koneksi internet dan wifi agar data dapat dikirim dan diterima oleh sistem. Website yang digunakan sebagai server adalah ip address https://170.20.10.10 . Saat tampilan halaman dashboard telah tampil pilih tools �Acces Control� yang digunakan sebagai kendali dari data wajah yang akan mengakses sebuah pintu masuk seperti gambar 3.
Gambar 7 Acces Berhasil
Kesimpulan
Berdasarkan
data dan Analisa hasil pengujian, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Tingkat
keakurasian kamera berhasil membaca data wajah adalah 70% jika wajah yang
dideteksi sesuai dengan database wajah yang telah didaftarkan dengan jarak
maximal wajah dapat terdeteksi oleh camera esp32-cam adalah < 80 cm dengan
pencahayaan yang cukup dan sensor PIR >70 cm pergerakan bergeser ke kiri dan
kanan. Pada poros motor DC saat putaran Clock Wise (searah jarum jam) membuat
pintu terbuka secara otomatis, sebaliknya saat putaran Counter Clock Wise
(berlawanan arah jarum jam) maka pintu akan tertutup.
Ahadiah, Siti, Muharnis, Muharnis, & Agustiawan,
Agustiawan. (2017). Implementasi Sensor PIR Pada Peralatan Elektronik Berbasis
Microcontroller. Inovtek Polbeng, 7(1), 29�34.
Arafat,
Arafat. (2016). Sistem pengamanan pintu rumah berbasis Internet Of Things (IoT)
dengan ESP8266. Technologia: Jurnal Ilmiah, 7(4).
Dharma,
Brenda Gusti. (2023). Pembuatan Sistem Kunci Keamanan Pintu Berbasis
Fingerprint. Politeknik Negeri Jember.
Ipanhar,
A., Wijaya, Toni Kusuma, & Gunoto, Pamor. (2022). PERANCANGAN SISTEM
MONITORING PINTU OTOMATIS BERBASIS IOT MENGGUNAKAN ESP32-CAM. SIGMA TEKNIKA,
5(2), 333�350.
Muwardi,
Rachmat, & Adisaputro, Reyhan Rahmat. (2021). Design Sistem Keamanan Pintu
Menggunakan Face Detection. Jurnal Teknologi Elektro, 12(3), 120�128.
Novianti,
Triuli. (2019). Rancang bangun pintu otomatis dengan menggunakan RFID. Jurnal
Teknik Elektro Dan Komputer Triac, 6(1), 8�13.
Pradana,
Vaizal, & Wiharto, Holy Lydia. (2020). Rancang Bangun Smart Locker
Menggunakan Rfid Berbasis Arduino Uno. Jurnal EL Sains P-ISSN, 2527,
6336.
Santoso1,
Imam, & Wulandanu, Beni G. (2011). Studi pengamatan tipologi bangunan pada
kawasan Kauffman Kota Malang. Local Wisdom-Jurnal Ilmiah Online, ISSN,
2086�3764.
Sari,
Yuslena. (2017). Logika Algoritma, Pseudocode, Flowchart, dan C++.
Perahu Litera.
|
Copyright holder: Adi Chandranata,
Laxsmy Devy, Reghina Alya Rihma
(2023) |
|
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia |
|
This article is licensed under: |