Keypad Lock for Suitcase

Video

Video dapat diakses melalui link youtube berikut https://youtu.be/3jKnS0rskvw atau melalui fitur embed link yang terdapat pada instructables.

Makalah dan Poster

Jika membutuhkan format yang detail, terdapat makalah dan poster yang dapat diakses melalui link dibawah ini:

https://drive.google.com/drive/folders/1tflLmlbObbbolufZPnBzpB_O-O2GbETP?usp=sharing

Makalah ini berisi tentang penjelasan yang detail beserta datasheet yang tersedia, sedangkan poster berisi tampilan visual yang dapat menjelaskan keypad lock for suitcase.

Latar Belakang

Banyak kasus pencurian yang terjadi di Indonesia. Menurut informasi dari BAPPEDA Yogyakarta, ada data lebih dari 1000 kasus pencurian di Indonesia dari tahun 2020 hingga 2021. Lebih dari separuh data tersebut merupakan pencurian barang berharga seperti handphone, tas, koper dan koper. yang lain. Hal ini tentu menjadi sangat mengkhawatirkan bagi masyarakat yang ingin membawa barang berharganya seperti perhiasan, uang, emas, dan dokumen berharga saat berpergian.

Saat ini, sistem keamanan yang terdapat pada bagasi pada umumnya masih manual karena menggunakan kunci untuk keamanan. Sistem ini tidak efektif karena dapat dibuka dengan kunci duplikat dan kunci dapat hilang. Hal ini juga didukung oleh mekanisme penguncian ini biasanya dilakukan secara mekanis yang membuat kunci dapat dibobol dengan menggunakan tang karena mekanismenya terbuka. Akibatnya isi koper hilang saat bepergian karena mudahnya seseorang membuka kunci dan membawa koper karena tidak ada pemberitahuan bahwa seseorang telah membuka paksa koper tersebut.

Dengan alasan di atas dan perkembangan teknologi yang semakin pesat, maka kebutuhan untuk menyediakan solusi alternatif dalam mengamankan isi koper menjadi penting. Salah satu teknologi yang dapat diterapkan adalah dengan menggunakan kunci solenoid yang terpasang dalam koper. Kunci solenoid ini bekerja dengan menggunakan aliran listrik yang dialirkan dari sumber listrik. Dengan mekanisme ini, kunci solenoid ini dapat dipadukan dengan keamanan dari keypad yang dapat mengizinkan listrik mengalir ke kunci solenoid jika pin yang dimasukkan tepat. Sistem ini akan berjalan dengan menggunakan gerbang logika (logic gate) yang terdapat pada IC, salah satunya adalah IC 7400 Series.

Berikut adalah list dari Integrated Circuit (IC) yang akan dipakai di rangkaian ini:

• 1 buah 74LS00 (Quad 2 input NAND)
• 2 buah 74LS04 (Hex Inverter, 6 NOT gate)
• 2 buah 74LS21 (Dual 4 input AND gate)
• 3 buah 74LS32 (Quad 2 input OR gate)
• 1 buah 74LS47 (BCD to 7-segment decoder/ Driver)
• 2 buah 74LS74 (Dual Positive D-FF)
• 18 buah 74LS85 (4-Bit Magnitude Comparator)
• 3 buah74LS157 (Quadruple 1-of-2 Multiplexer)
• 8 buah 74LS194 (4-bit bidirectional shift registers)
• 2 buah 74LS386 ( Quad 2-Input XOR Gate)
• 1 buah 74LS393 (Dual 4-stage binary counters)
• 1 buah 74147 (10-to-4 line Encoder) 

Komponen Tambahan:

• 1 buah 7-Segment Anode
• 1 buah 14-Segment Cathode
• 1 Baterai 18650
• 2 buah LED
• 2 buah Buzzer
• 14 tombol
• 14 resistor 10kΩ

Untuk pemilihan ICnya sendiri, akan menggunakan jenis TTL agar seluruh input dan output yang dikeluarkan cocok dengan jarak baca low dan high dari masing-masing komponen yang digunakan, sehingga pembacaan sinyal menjadi akurat.

Pertama adalah bagian keypad dan encoder yang merupakan komponen terpenting yang dalam keypad lock for suitcase ini. Dalam rangkaian ini, terdapat resistor yang menjadi komponen penting untuk mengatasi permasalahan pin floating, yaitu IC tidak bisa membaca apakah ini logic high atau logic low. Oleh karena itu, pin akan dipasang dengan konfigurasi pull up, karena pada saat tombol tidak ditekan, input yang dikeluarkan adalah satu. Konfigurasi ini cocok untuk digunakan karena komponen keypad dihubungkan ke IC atau logic yang active low. Untuk pemilihan resistor sendiri, resistor 10K ohm relatif baik untuk melindungi noise dan tidak menggunakan daya yang banyak untuk keypadnya. 

Keypad sendiri memiliki 10 tombol yang di mana 9 tombol akan dihubungkan ke encoder IC 74147 yang memiliki input active LOW dan satu tombol 0 yang langsung dihubungkan ke Clock enabler. Encoder ini berguna untuk mengkonversikan angka desimal menjadi Binary coded decimal yang setiap digit akan direpresentasikan dengan jumlah bits yang tersedia. Sisa empat tombol lainnya (enter, clear input, change pin, dan reset) akan dihubungkan dengan gerbang XOR yang terhubung dengan ground untuk membuat tombol tersebut bekerja dan kebetulan sesuai dengan logika yang ingin digunakan, di mana jika kedua input sama, maka akan menghasilkan output 0. Keempat tombol ini terhubung ke pin reset dari shift register input sehingga input akan direset ketika pin sudah dimasukkan.

Semua output dari encoder dan tombol 0 akan diinverskan dengan menggunakan IC 74LS04 yaitu gerbang NOT agar pembacaan angkanya sesuai. Untuk menguji apakah keypad kita bekerja, terdapat 74LS47 sebagai decoder 7-segment dan 7-segment cathode yang berfungsi untuk menampilkan angka sesuai dengan tombol yang ditekan. Seluruh tombol dari angka 0-10 akan digabung dengan gerbang OR, sehingga membentuk clock-enabler yang berguna untuk mengclock shift register sehingga BCD yang diterima dapat berpindah dari input ke output.

Komponen paling penting dalam sistem ini adalah shift register 74LS194 yang merupakan shift register bidirectional yang menggunakan D-flip-flop (D-FF). Shift register ini memungkinkan BCD yang dimasukkan oleh keypad berpindah ke slot digit pin selanjutnya agar input tidak di overwrite. Terdapat 4 shift register yang dipakai untuk mengikuti total empat digit pin yang dibutuhkan dalam sistem keamanan ini. Untuk membuat shift register bekerja, SR, SL, S0, dan S1 yang merupakan pin enabler harus dihubungkan dengan VCC. Bagian Clock yang membuat BCD dapat berpindah-pindah, akan dihubungkan ke clock-enabler.

Untuk menampilkan tampilan, dapat menggunakan Counter 74LS393. Counter ini dihubungkan dengan clock-enabler yang disatukan dengan gerbang NOT. Counter ini memungkinkan fitur auto clear input berjalan yaitu jika inputnya sudah dimasukkan sebanyak empat kali, maka jika terpencet tombol 0-9, input pin pada keempat shift register akan tereset dan juga counter pada 74LS393.

Bagian Pin Authentication berperan penting karena untuk mengganti pin password, harus memasukan kombinasi pin autentikasi. Terdapat comparator yang berperan penting sebagai comparator BCD dari digit pin dari shift register input dengan kombinasi yang disimpan. Kombinasi pin yang digunakan dalam kasus ini adalah 1111 untuk mengganti pin yang diatur dengan memberikan input 1 dan 0 menggunakan VCC dan ground.

Ketika comparator mengeluarkan output 1 pada saat seluruh digit pin memiliki BCD yang sama dengan di set di komparator, maka output dari keempat komparator akn diteruskan ke gerbang 4 input AND (74LS21) yang dihubungkan dengan d-flip-flop (74LS74). D flip-flop ini berguna agar walaupun kombinasinya tepat, pengguna tetap harus menekan tombol change pin agar mode switch pin menyala dan menyimpan keadaan output sebelumnya mengingat output dari komparator akan berubah apabila pin baru dimasukkan.

Ketika pin switch pada multiplexer 74LS157 menyala, ia akan menghubungkan clock yang terputus pada shift register untuk menyimpan pin dengan clock enabler, lampu indikator yang dihubungkan dengan resistor 100 ohm, dan vcc yang terhubung dengan SR, SL, S0, dan S1 yang merupakan pin enabler agar shift register dapat bekerja.

Pada bagian ini, terdapat komparator yang terhubung dengan masing-masing output dari shift register input dengan output dari shift register penyimpan pin. Keempat output comparator A=B, akan dihubungkan dengan gerbang AND 4 input (74LS21). Gerbang AND ini berguna agar jika keempat BCD dari input dan memori pin sama, maka outputnya akan bernilai satu. Terdapat tombol enter yang terhubung dengan clock pada D-flip flop yang berfungsi untuk menyimpan state 1 (yang berarti terbuka). Output satu ini juga akan menggerakkan komponen multiplexer di sini yang akan membuat lampu indikator menyala, menandakan bahwa pintu telah terbuka.

Untuk mengunci bagasi, karena terdapat komponen D-flip-flop yang sudah dijelaskan sebelumnya, pengguna hanya perlu memasukkan pin sembarang (atau langsung enter saja tidak masalah), untuk mengunci bagasi.

Untuk sistem alarm ini, IC yang digunakan adalah menggunakan counter 74LS393 yang dapat menghitung berapa kali input salah dimasukkan. Output dari 74LS393 ini akan diteruskan ke komponen komparator. Jika salah tiga kali atau lebih, maka akan mengeluarkan output satu yang menggerakkan multiplexer sehingga alarm akan berbunyi. Di sini juga terdapat buzzmux yang terhubung bersama dengan input dari komparator pin untuk mematikan alarm yang dihubungkan bersama gerbang OR.

Berikut adalah beberapa data yang diambil dari 6 percobaan

Bhatt, A. (2010, August 2). IC 74LS47. Engineers Garage. Retrieved January 18, 2022, from https://www.engineersgarage.com/ic-74ls47/

Data Sheet 74147 | PDF | Cmos | Digital Technology. (n.d.). Scribd. Retrieved January 18, 2022, from https://www.scribd.com/document/225591887/Data-Sheet-74147

Hasan, S. S. (2020, June 2). 74LS04 Hex Inverter IC / NOT Gate IC - Datasheet. Circuits DIY. Retrieved January 18, 2022, from https://circuits-diy.com/74ls04-hex-inverter-ic-not-gate-ic-datasheet/

IC 7408 Logic Gate Chip – Datasheet and Pinout. (n.d.). NetSonic. Retrieved January 20, 2022, from https://netsonic.fi/en/ic-7408-logic-gate-chip-datasheet-and-pinout/

Mengenal Battery Lithium-Ion 18650, bettery dengan power besar. (n.d.). de-Tekno.com. Retrieved January 20, 2022, from https://de-tekno.com/2018/05/mengenal-battery-18650-bettery-dengan-power-besar/

Pengertian Seven Segment Display (Layar Tujuh Segmen). (n.d.). Teknik Elektronika. Retrieved January 19, 2022, from https://teknikelektronika.com/pengertian-seven-segment-display-layar-tujuh-segmen/

74HC386 Datasheet, PDF. (n.d.). Alldatasheet.com. Retrieved January 20, 2022, from https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=74HC386&sField=1

74LS194 4-bit Bi-directional Shift Register - Buy 74LS194 IC Online at. (n.d.). Quartz Components. Retrieved January 16, 2022, from https://quartzcomponents.com/products/74ls194-4-bit-bi-directional-shift-register-ic

74LS85 Comparator Pinout, Examples, Applications Datasheet. (n.d.). Microcontrollers Lab. Retrieved January 18, 2022, from https://microcontrollerslab.com/74ls85-pinout-examples-features-applications-datasheet/