Gambar 2.3. Hubungan perangkat audio, unit pemroses, dan tranceiver data.
Sebagaimana peralatan portabel pada umumnya, radio komunikasi ini ditenagai oleh baterai. Baterai yang digunakan adalah baterai yang dapat diisi ulang. Radio
komunikasi ini ditujukan untuk dapat dipakai pada daerah outdoor pada waktu yang lama. Oleh karena itu pengisian ulang baterai harus memanfaatkan sumber daya yang dapat
dijumpai di area outdoor, dalam hal ini sinar matahari. Piranti yang digunakan untuk pengisian ulang baterai memanfaatkan cahaya
matahari adalah panel sel surya. Sel surya dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik sehingga dapat menjadi sumber daya bagi proses pengisian ulang
baterai. Daya yang dihasilkan panel sel surya kemudian digunakan oleh perangkat pengisi ulang baterai untuk mengisi ulang muatan baterai.
Berdasarkan uraian di atas, perancangan sistem radio komunikasi digital dua arah memerlukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Kebutuhan perangkat keras
dapat dikelomopokkan menjadi tiga bagian utama : perangkat transceiver, perangkat audio, dan perangkat catu daya. Perangkat transceiver memuat transceiver data dan unit pemroses.
Perangkat audio terdiri atas perangkat audio input dan perangkat audio output. Perangkat catu daya meliputi baterai, panel sel surya dan untai pengisi ulang baterai. Hubungan ketiga
perangkat ini tampak dalam Gambar 2.4. Perangkat lunak yang dibutuhkan adalah perangkat lunak yang dibenamkan pada unit pemroses. Perangkat lunak ini bertugas
menjalankan protokol komunikasi yang meliputi fungsi radio induk dan radio anak.
8
Gambar 2.4. Hubungan antar bagian perangkat keras.
9
BAB III PERANCANGAN
Perancangan radio komunikasi digital dua arah meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas tiga bagian utama :
perangkat transceiver, perangkat audio, dan perangkat catu daya. Perangkat lunak berupa program mikrokontroler yang memuat protokol komunikasi, pemrosesan data dan
pendeteksian tegangan baterai.
3.1. Gambaran Umum Perancangan
Radio komunikasi dalam tugas skripsi ini akan direalisasikan menjadi empat unit dimana masing – masing perangkat kerasnya memiliki tiga bagian utama : perangkat
transceiver, perangkat audio dan perangkat catu daya. Perangkat transceiver memuat mikrokontroler dan modul transceiver data RFM12. Perangkat audio terdiri atas
perangkat audio input dan perangkat audio output. Perangkat catu daya terdiri atas baterai, panel surya, untai pengisi ulang baterai dan detektor level tegangan baterai. Bagan
keseluruhan perangkat keras tersebut tampak dalam Gambar 3.1. Mikrokontroler bersama modul transceiver data RFM12 bertugas melaksanakan
protokol komunikasi. Mikrokontroler juga bertugas melakukan pemrosesan data dan berperan dalam pendeteksian level tegangan baterai.
Perangkat audio input tersusun atas penguat awal dan tapis lolos bawah sedangkan perangkat audio output dibangun menggunakan tapis lolos bawah. Penguat awal bertugas
menyesuaikan sinyal keluaran mikrofon sehingga dapat diterima ADC mikrokontroler. Penyesuaian ini meliputi penguatan dan pemberian offset tegangan. Tapis lolos bawah pada
perangkat audio input bertugas membatasi jangkauan frekuensi untuk proses pencuplikan oleh ADC. Tapis lolos bawah pada audio output bertugas mengekstrak sinyal informasi dari
sinyal PWM. Baterai yang digunakan sebagai catu daya adalah baterai yang dapat diisi ulang.
Baterai diisi ulang menggunakan untai pengisi ulang baterai yang bersumber daya keluaran 10
panel surya. Untai pengisi ulang baterai dibangun menggunakan untai DC to DC Converter. Keadaan baterai terisi penuh dan baterai lemah dideteksi dengan detektor level tegangan
baterai. Detektor ini terhubung ke salah satu ADC mikrokontroler.
Gambar 3.1. Bagan perangkat keras radio komunikasi digital dua arah.
3.2. Perangkat Transceiver
Perangkat transceiver merupakan bagian utama radio komunikasi yang berfungsi melakukan transmisi data antar unit radio komunikasi. Transmisi data dilakukan menurut
protokol komunikasi yang dibenamkan pada mikrokontroler. Tugas perangkat ini antara lain dapat dirumuskan sebagai berikut.
1. Mengubah informasi menjadi data, yaitu mengubah sinyal listrik – suara dari perangkat audio input menjadi data digital.
2. Mengubah data menjadi informasi, yaitu mengubah data yang diterima menjadi sinyal PWM yang kemudian diberikan ke bagian audio output.
3. Melakukan pertukaran data, meliputi pengiriman dan penerimaan data. 4. Menentukan fungsi radio komunikasi sebagai radio induk atau radio anak.
11
5. Menentukan frekuensi kanal radio anak. 6. Menentukan jumlah radio anak yang ditangani radio induk.
Tugas – tugas tersebut ditangani oleh untai yang terbentuk dari mikrokontroler, RFM12 dan beberapa komponen sebagai berikut.
3.2.1. Mikrokontroler Mikrokontroler bertugas memberi perintah dan data ke RFM12 serta menerima data
dan sinyal interupsi dari RFM12. Selain itu mikrokontroler juga bertugas mengolah data informasi suara. ADC internal mikrokontroler bertugas mengubah sinyal listrik – suara dari
penguat awal menjadi data selebar 8 bit. Sumber sinyal PWM internal mikrokontroler bertugas mengubah data yang diterima RFM12 menjadi sinyal PWM. Tugas
mikrokontroler berkenaan dengan detektor level tegangan baterai akan dijelaskan dalam bagian lain.
Mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan radio komunikasi ini adalah mikrokontroler AVR Atmega168A. Mikrokontroler ini memiliki enam masukan ADC
internal dan enam keluaran untuk sumber sinyal PWM. Masukan ADC yang digunakan adalah ADC0 yang terletak pada Port C Pin 0. ADC0 terhubung ke keluaran perangkat
audio input. ADC menggunakan tegangan referensi internal 1,1 V sehingga pin VREF harus dihubungkan ke GND menggunakan kapasitor 100 nF. Sinyal PWM dikeluarkan
melalui OC1A yang terletak Pada Port B Pin 1. Pin keluaran OC1A terhubung ke masukan perangkat audio output. Lebar data untuk ADC dan pembangkit sinyal PWM diatur
menyesuaikan lebar register data RFM12 yaitu 8 bit. Sistem clock eksternal Atmega168 memerlukan sebuah kristal dan dua buah
kapasitor. Kristal yang digunakan memiliki frekuensi 12 MHz. Pemilihan nilai frekuensi ini menyesuaikan grafik frekuensi clock terhadap tegangan catu untuk Atmega168A. Kedua
kapasitor yang digunakan memiliki nilai 18 pF. Nilai kapasitor ini sesuai dengan batasan nilai kapasitor yang dianjurkan, yaitu 12 – 22 pF.
3.2.2. RFM12 RFM12 menangani pertukaran data via gelombang radio pada pita ISM. Jenis pita
ISM yang digunakan adalah pita 433 MHz 433,92 MHz. RFM12 dapat digunakan untuk
12
dua keperluan : pemancar dan penerima. Perubahan kedua fungsi ini diatur oleh mikrokontroler. Metode pengendalian RFM12 berkenaan dengan protokol komunikasi akan
dijabarkan pada bagian lain. Lima pin pada RFM12 harus dihubungkan dengan lima pin IO digital pada
mikrokontroler sehingga RFM12 dapat dikendalikan untuk melakukan pertukaran data. Kelima pin tersebut beserta koneksinya dengan mikrokontroler diuraikan sebagai berikut.
1. SDI Serial Data Input Pin ini berfungsi menerima data masukan dari mikrokontroler. Pin SDI dihubungkan ke
Port D Pin 6. 2. SDO Serial Data Output
Pin ini berfungsi mengeluarkan data keluaran ke mikrokontroler. Pin SDO dihubungkan ke Port D Pin 4.
3. SCK Serial Clock Pin ini digunakan sebagai saluaran masukan clock dari IO mikrokontroler. Pin SCK
dihubungkan ke Port D Pin 1. 4. IRQ Interrupt Request
Pin ini digunakan untuk mengeluarkan sinyal interupsi dari RFM12. Pin IRQ dihubungkan ke Port D Pin 7.
5. SEL Chip Select Pin ini digunakan sebagai saluaran masukan untuk pengaktifan modul RFM12. Pin SEL
dihubungkan ke Port D Pin 0. Modul RFM12 tidak memiliki antena internal sehingga antena eksternal perlu
ditambahkan. Antena eksternal yang dipakai adalah antena omnidireksional 433 MHz. Antena ini menggunakan konektor SMA tipe male sehingga diperlukan konektor SMA tipe
female untuk menghubungkannya dengan RFM12. 3.2.3. Saklar Pemilih Mode
Saklar ini berfungsi memilih fungsi radio komunikasi sebagai radio induk atau radio anak. Saklar ini berupa sebuah saklar geser. Salah satu pin ujung akan dihubungkan ke
VCC dan pin ujung lainnya ke GND. Pin tengah akan dihubungkan ke salah satu pin IO
13
