433 MHz Amplitude Shift Keying Modulation Transceiver TLP434 for Wireless Universal Asynchronous Receiver Transmitter Data Communication between ATMega328 Microcontrollers
Pengujian Transceiver TLP434 Bermodulasi ASK 433 MHz untuk Komuniasi Data UART Nirkabel antar Mikrokontroler ATMega328
433 MHz Amplitude Shift Keying Modulation Transceiver TLP434 for
Wireless Universal Asynchronous Receiver Transmitter Data
Communication between ATMega328 Microcontrollers
1 2 1 Latiful Hayat , Itmi Hidayat Kurniawan 2 stufi1983@gmail.com, itmi.hidayat.kurniawan@gmail.com1 1 ) 1 5 3 1 1 1 ! & 1 6 7 " # 1 + ,+8 '9' & 1 : ;(' < =9'(;> ? ?@:; A ; 9 3 A7 =9'(;> ? @' B
! " " " " # $ % #% " $ * & ' ( ) )* ! " " & " ' " & & " $ + % ) * %)* ! # " & & " & " " ' ! , " " -" " & " & & " $ ./0. %)*! 1 " ' " " 0 " " & & " " " ! 1 & 0 " " " & " " ! " " " " 2 " " " " ++ & ! 1 & ' " " " "
" " & ! " " " ' . " " ! #
& " " " (++ & 0 " " " " " " " !#%0 0 % 3 & ' & $ #% " ' ( )* $ 4 ! 5 ' " & " & ' " ! & ' " $ ! + )* 4 ' $ " "
6 ' "! $ ' 4 ' ' " ' ' ! ' ' $ "! ' ' ! 4 ' $ 4 ' " " " $ ' 4 ' ! $ 4 ' $ 4 ' ./0. %)*! 2 " " & " & " $ 4 ! 2 " $ ' ++&
" (++& ! 5 & " " & " ' ++ & & " ! 5 & " $ .
" ! 1 7 & " ' (++& & " ! #%0 0 8 9 !Penelitian ini menguji batas kemampuan kecepatan
ENDAHULUAN
P transceiver bermodulasi ASK 433MHz untuk komunikasi Merebaknya industri maupun hobiis elektronika yang data nirkabel, terutama pada jenis komunikasi serial UART pada mikrokontroler. memproduksi Internet of Things (IoT) mewajibkan adanya proses komunikasi data antar perangkat
ETODE
M elektronika untuk tehubung ke jaringan. Tranceiver bermodulasi ASK 433MHz diharapkan dapat digunakan Pengujian dilakukan dengan merangkai tranceiver sebagai alternatif piranti komunikasi data antar berupa transmitter dan receiver. Transmitter perangkat elektronika nirkabel jarak dekat, sesuai dihubungkan ke Frequency Generator (Pembangkit datasheetnya yang diterbitkan oleh Laipac Tech Inc gelombang) dengan frekuensi awal 20 Mhz berupa (2007). gelombang kotak dengan puncak tegangan 5 Volt DC. Pengujian Transceiver TLP434 Bermodulasi ASK Komuniasi Data UART Nirkabel antar Mikrokontr
Tegangan yang digunakan sebagai pengirim (transmitter) maupun penerim adalah 5 Volt. Baik receiver maupun dihubungkan ke osiloskop digital GW I dimana transmitter dihubungkan ke kanal 1 receiver dihubungkan ke kanal 2. Masing memiliki rentang pembagian waktu dan teg dan V/div) yang sama. Tahap ini ditu menguji bentuk gelombang, respon teg respon waktu pada receiver, berdasarkan si kirimkan melalui transmitter (Behrouz, 2003)
20 KHz. Hasil pembacaan sinyal d menunjukkan bahwa sinyal gelom dikirim oleh transmitter beruba gelombang segitiga, dengan amplit dengan pergeseran fasa 180 derajat
bang detak yang dikenali
Volt tanpa ada nilai lama etik). Tegangan puncak mpai pada nilai tegangan
ambar hasil pengujian tter dan penerimaan pada agian atas, merupakan smitter. Pada kanal 2, elombang segitiga pada nya menunjukkan 2,8 Volt
tranceiver dengan gelombang
Walaupun tegangan minimal mikrokontroler untuk membaca logik Volt, namun dengan bentuk gelom dapat dinyatakan menjadi logika tin pada mikrokontroler. Gambar 3 gkitkan dengan frekuensi yal di rangkaian receiver gelombang kotak yang erubah menjadi sinyal amplitudo yang kecil dan erajat.
Gambar 3. Gambar bentuk gelombang mikrokontroler (Atmel Corp, 2009)
Tegangan pada receiver hanya m langsung turun kembali ke 0 Volt ta waktu puncak (t 0 0A = 0 detik). gelombang segitiga belum sampai catu daya receiver, yaitu 5 Volt.
Gambar 2 merupakan gamba gelombang input pada transmitter da receiver. Pada kanal 1, bagian gelombang kotak pada transmitte bagian bawah, merupakan gelomb receiver.
Gambar 2. Tampilan gelombang pada tranc uji kotak 20 MHz.
Mula mula sinyal uji dibangkitka
Pengujian selanjutnya merupakan tranceiver untuk mengirimkan data. dihubungkan pada sistem minimum yang sinyal data. Pengiriman data dilak mikrokontroler ATMega328 melalui jalur UART berupa karakter angka dari 0 Kecepatan transfer atau baud rate pada UART dapat diatur untuk mencoba mengirim tertentu dengan mengatur Baudrate Re Winoto, 2010).
. , 1 - %
SB (TTL to USB), dak memiliki jalur n untuk membaca melalui perangkat gamatan bentuk n respon waktu ji yang berupa kan ke pengirim. p, dimana receiver angkan receiver
W Instek 2000, anal 1 sedangkan sing masing kanal n tegangan (T/div i ditujukan untuk n tegangan dan kan sinyal uji yang 2003) . akan pengujian ata. Transmitter yang mengirimkan dilakukan oleh jalur komuniakasi ri 0 hingga 9. pada komunikasi engirim kecepatan te Register (Ardi gkan ke sistem menggunakan komunikasi UART. UART kemudian port USB melalui
agai catu daya nerima (receiver) upun transmitter
si ASK 433 MHz untuk okontroler ATMega328
1 sedangka dihubungkan ke kanal 2.
P EMBAHASAN Pengujian awal adalah pengamat gelombang, respon tegangan dan res penerima berdasarkan sinyal uji ya gelombang persegi yang dihubungkan k Transmitter dihubungkan ke osciloscop, dim dihubungkan ke kanal
Pada bagian receiver dihubungkan minimum yang sama sama m mikrokontroler ATMega328 pada jalur komu Hasil pembacaan data pada jalur UAR dikirimkan melalui komputer melalui port U pengubah paket data serial ke USB (T karena mikrokontorel ATMega328 tidak m komunikasi USB. Komputer diperlukan untu hasil pengiriman data pada port USB melal lunak Putty atau HyperTerminal.
Gambar 1. Skema pengujian
imal yang dibutuhkan a logika tinggi adalah 2,5 gelombang segitiga tidak ka tinggi saat diterapkan r 3 menunjukkan pola Dinamika Rekayasa Vol. 11 No. 1 Februari 201 i 2015
ISSN 1858 3075 gelombang yang dapat dibaca oleh m eh mikrokontroler receiver untuk menuju logika tinggi tinggi dari logika rendah.
sebagai logika rendah maupun logika log tinggi, Waktu tunda (t 8 ) yang ditunjukk unjukkan pada X2 adalah berdasarkan datasheet mikrokontoler ATMe ATMega328 yang 28 mikrodetik. dinyatakan oleh Atmel Corp (2009).
Frekuensi yang dikirimkan melalui elalui transmitter diturunkan sedikit demi sedikit hingga gga membentuk logika tinggi. Hasil yang didapat adalah sa lah saat frekuensi diubah menjadi 17,1 KHz, sesuai gambar 4. bar 4.
Gambar 5. Tampilan gelombang pada pada receiver kursor untuk perhitungan respon time
Proses perubahan dari logika ren ka rendah ke logika tinggi (t ) berdasarkan gambar 4 ad 4 adalah 7 mikrodetik. Terlihat di bagian kanan bawah gam ah gambar 4. Jadi, waktu
Gambar 4. Tampilan gelombang pada tranceiver den er dengan gelombang
yang dibutuhkan receiver untuk m tuk merespon merespon uji kotak 17,1 MHz. perubahan adalah:
Pada frekuensi pengiriman data 17,1 M 7,1 MHz, terlihat
C D D
bahwa sinyal yang diterima receiver eiver membentuk
dimana,
gelombang berbentuk trapesium. Tegan egangan puncak
: waktu yang dibutuhkan untuk untuk pindah logika agar
gelombang tersebut adalah 3,84 Volt. Sesu Sesuai gambar 4,
dapat dibaca mikrokontoler( toler(detik),
maka diketahui pada saat pengiriman dat n data 17,1 MHz
: waktu tunda respon menuju t nuju tegangan puncak (detik),
nilai lama waktu puncak (t 0 0A ) = 5 mikrod ikrodetik. Dengan
: waktu perubahan tegangan gan dari nol hingga
nilai (t 0 0A ) = 5 mikrodetik, mikrokontro ontroler sanggup 0 0A menuju tegangan puncak (de detik), membaca pergantian logika, karena waktu m aktu minimal t
: lama waktu puncak yang dibu g dibutuhkan untuk dapat
yang dibutuhkan oleh mikrokontroler oler adalah 0,5
dibaca mikrokontroler (detik detik) mikrodetik.
Dari rumus di atas dapat disimp isimpulkan bahwa waktu yang dibutuhkan oleh receiver untu r untuk pindah ke logika
. & 1
tinggi agar dapat dibaca mikrokon krokontroler adalah 35,5 Waktu respon dinyatakan sebagai waktu waktu tunda atau mikrodetik. delay. Pada gambar 4 dapat dilihat lihat bahwa saat transmitter mengirimkan logika tinggi, pen i, penerima tidak
. % 1 1 ;
langsung berubah menjadi logika tinggi tinggi, melainkan
%
terlambat beberapa saat. Gelobang yan yang terbentuk pada penerima bukan gelombang kotak kotak, melainkan Waktu tunda yang dibutuhkan u kan untuk proses toogle gelombang trapesium. Hal tersebut karen karena penerima atau waktu yang dibutuhkan untuk untuk pindah kondisi dari membutuhkan waktu untuk mengubah ubah dari logika satus tinggi ke rendah ( ) tida ) tidaklah sama. Dalam rendah menjadi logika tinggi. bebera kali percobaan, ditemukan b kan bahwa proses toogle
Pada gambar 5 terdapat dua garis vertika ertikal, X1 dan X2, tercepat adalah 1 ES yang ditunjukk unjukkan pada gambar 6, pada osiloskop GW Instek. Garis vertikal rtikal sebelah kiri, sedangkan waktu terlama adal adalah 17 ES yang X1, menunjukkan waktu pergantian dari lo dari logika rendah ditunjukkan pada gambar 7. ke logika tinggi pada t = 0 detik pada trans transmitter. Garis
Periode waktu 1 gelombang te ng terlama berdasarkan vertikal sebelah kanan, X2, menunjukkan kkan waktu mulai percobaan 1,2 dan 3 adalah: Pengujian Transceiver TLP434 Bermodulasi ASK si ASK 433 MHz untuk Komuniasi Data UART Nirkabel antar Mikrokontr okontroler ATMega328 .
1 C D D D 1 ;@
1
7 Pada percobaan pengiriman siny n sinyal persegi frekuensi dimana,
17,1KHz dihasilkan bentuk output put gelombang seperti
: periode 1 gelombang (detik), : waktu tunda respon menuju tegangan ngan puncak
pada gambar 8. Pada saat gelom gelombang input sudah
(detik),
mulai & , baru mula mulai proses ,
: waktu perubahan tegangan dari nol hin nol hingga
kemudian mempertahankan kon kondisi ( ), baru
menuju tegangan puncak (detik), kemudian proses & . : lama waktu tunda receiver (detik), : waktu perubahan tegangan dari punca puncak tegangan menuju nol (detik),
C
1
1 1 & 1
1 1 ; % % :B
1
17 Gambar 8. Tampilan gelombang saat pe pengiriman sinyal persegi dengan frekuensi 17,1KHz
Jika dilakukan pengiriman sinyal p inyal persegi frekuensi 20 Mhz maka gelombang yang diterima terima pada tidak mencapai puncak lalu turun kemb kembali dengan bentuk segitiga. Hal tersebut karena pada pada saat mulai
Gambar 6. Tampilan lama waktu yang dibutuhkan da kan dari kondisi tinggi
proses , sudah dikirim s irim sinyal untuk proses
ke rendah terlama & .
Gambar 7. Tampilan lama waktu yang dibutuhkan da kan dari kondisi tinggi Gambar 9. Tampilan gelombang saat pe pengiriman sinyal persegi ke rendah tercepat dengan frekuensi 20,14 KHz
Periode gelombang 59 mikrodetik m tik menunjukkan bahwa frekuensi yang mampu diterima o ima oleh Pada saat gelombang input sudah sudah mulai & , RX adalah 16,949 KHz. baru mulai naik dan kemudian mem mempertahankan kondisi Dinamika Rekayasa Vol. 11 No. 1 Februari 201 i 2015
ISSN 1858 3075
baru kemudian & . Total waktu yang yang dibutuhkan dari sampai & adalah 14,56 4,56 mikrodetik.
Pengujian tranceiver untuk pengiriman peng dan penerimaan data melalui UART7 Menurut Jan Axelson (2007), pada pen a pengiriman data melalui UART, setiap byte yang dikirim diaw diawali oleh start bit dan diakhiri stop bit. Start bit dan stop b stop bit digunakan untuk mensinkronkan penerima. Untuk Un tujuan pengecekan, dapat juga ditambahkan parity parity bit sebelum stop bit dikirimkan. Byte yang dikirimkan a kan adalah least significant bit (LSB) terlebih dahulu. Bit bit dikirimkan dengan interval waktu tertentu yang yang ditentukan berdasarkan % .
Pada penelitian ini, perhitungan baud rat ud rate ditentukan berdasarkan waktu yang dibutuhkan untu untuk pindah ke logika tinggi agar dapat dibaca mikroko ikrokontroler yaitu 35,5 mikrodetik. Sehingga baud rate da te dapat dihitung dengan:
, !# ≤ 1 / Gambar 11 Hasil pembacaan di Putty Putty saat penerimaan data dimana, 1234567890 dengan baud rate 38400 bps
, !# < % =% >5 : waktu yang dibutuhkan untuk pindah lo dah logika agar
Pada percobaan yang mengguna ggunakan nilai baud rate
dapat dibaca mikrokontoler(detik),
38400 bps, terlihat adanya gelomb elombang yang diterima oleh receiver tidak mencapai punca puncak, sehingga belum sehingga didapatkan nilai baud rate haru e harus lebih kecil dianggap sebagai logika tinggi. Ol gi. Oleh karena itu data dari 28169 bps. yang diterima dengan yang dikirim ikirim tidak sama karena
Pada percobaan dicoba pada baud rate d rate 28800 bps, kesalahan membaca bit, hasil pemb pembacaan data di Putty sesuai table perhitungan dari AVR Baud Ra ud Rate Calculator pun juga salah. oleh Dave (2013), yang mendekati nilai nilai 28169 bps. Hasil dari pengiriman data angka 1234567 34567890 melalui uart yang dikirimkan ke receiver, kemudian udian diterima dan ditampilkan melalui putty, menunjukkan kan bahwa data terkirim dengan benar. Gelombang di di pin receiver nampak pada gambar 10.
Gambar 10 Tampilan gelombang saat penerimaan da aan data 1234567890 Gambar 12 Tampilan gelombang saat pene penerimaan data 1234567890
dengan baud rate 28800 bps dengan baud rate 38400 bpsPengujian Transceiver TLP434 Bermodulasi ASK 433 MHz untuk Komuniasi Data UART Nirkabel antar Mikrokontroler ATMega328
D AFTAR P USTAKA
Atmel Corp. 2009, 8 bit AVR® Microcontroller with 4/8/16/32K Bytes In System Programmable Flash ATmega48PA ATmega88PA ATmega168PA ATmega328P. Atmel Corporation Axelson, Jan. 2007. Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems Second Edition. Lakeview Research LLC, 5310 Chinook Ln., Madison WI 53704, pp 11 – 30
Behrouz A Forouzan, 2003, Data Communications and Networking 3rd Edition, McGraw Hill Higher Education Dave, Food, 2013,WorWormFood's AVR Baud Rate Calculator, http://wormfood.net/avrbaudcalc.php Laipac Tech Inc, 2007, TLP434A RF ASK Hybrid Modules for Radio Control. 50 West Beaver Creek Rd., Richmond Hill ON.
Gambar 13. Hasil pembacaan di Putty saat penerimaan Canada. data 1234567890 dengan baud rate 38400 bps
Poynton, Charles, 2003, Digital Interface Handbook, Elsevier Science (USA)
Dari penelitian tersebut dapat diambil kesimpulan Winoto, Andi, 2010, Mikrokontroller AVR ATmega8/16/32/8535 dan. bahwa baud rate yang mampu digunakan untuk
Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR, Penerbit Transceiver TLP434 Bermodulasi ASK 433 MHz untuk Informatika Bandung.
Komuniasi Data UART Nirkabel antar Mikrokontroler ATMega328 adalah 28800 bps.