PERANCANGAN KOMUNIKASI WIRELESS ANTAR MIKROKONTROLER PADA SISTEM KENDALI OTOMATIS

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

KNS&I10-057

PERANCANGAN KOMUNIKASI WIRELESS ANTAR MIKROKONTROLER PADA SISTEM KENDALI OTOMATIS Dessy Novita dan Acep Yuhana Jurusan Fisika FMIPA Universitas Padjadjaran [email protected] ABSTRACT The controlling of some far distant systems need to develop so as to communicate each others that they did tasks together. So that we have done research to design automatic controlling system and wireless communication system using microcontroller. This communication used radio frequency wave 433 MHz. The designed systems consist of two microcontrollers, light sensor, DC motors, transmitter and receiver (Transceiver YS-1020UB modul). Microcontroller used in design was ATMEGA 8535 and light sensor was fototransistor with DC voltage output. This research was studied that it will be application for some mobile robots that they will be to communicate and to cooperate for solved tasks. The Method of Communication was serial asynchronous and half duplex. Information signals have modulated by modulator with frequency shift key then they amplified and transmitted via carrier signals, after that this signals received by receiver and demodulator separated information signals and carrier signals. The testing of system have done microcontroller 1 as master that it sent data to microcontroller 2 to control period time rotation DC motor 2 and microcontroller 2 as slave received sign from light sensor then microcontroller 2 sent data to microcontroller 1 that activated DC motor 1. The result of research was success system to control and to communicate each other for solved tasks. Keywords: Communication Wireless, Modulator, Demodulator, Mikrokontroler, Sistem Kendali, Frequency Shift Key.

1. Pendahuluan Pengendalian beberapa sistem pada jarak jauh dan saling komunikasi perlu dikembangkan lebih lanjut untuk menyelesaikan suatu tugas secara bersamaan. Teknologi kendali jarak jauh sekarang ini tidak hanya menggunakan suatu kabel sebagai medianya tetapi teknologi tanpa kabel yang biasa disebut dengan wireless, yaitu dengan memanfaatkan gelombang radio dengan pemancar Radio Frekuensi (RF). Teknologi wireless merupakan teknologi baru yang sangat menguntungkan dan sedang digemari oleh masyarakat saat ini. Teknologi ini bisa mengendalikan peralatan-peralatan tanpa menggunakan kabel yang rumit dan yang dapat merusak keindahan karena instalasi kabel-kabel yang kurang rapi. Tujuan penelitian yang dilakukan adalah merancang sistem komunikasi wireless untuk sistem kendali otomatis dua arah pada motor DC dengan memanfaatkan gelombang radio frekuensi 433MHz yang berbasis mikrokontroler ATmega8535.

2. Metodologi Penelitian Metoda penelitian yang dilakukan adalah eksperiment disain perangkat keras, perangkat lunak dan pengujian alat. Sistem alat kendali yang dirancang adalah prototipe pengendalian 2 motor DC yang terdapat pada masing-masing mikrokontroller, yang terletak berjauhan, dan antar mikrokontroller saling berkomunikasi dengan menggunakan komunikasi wireless. Sistem ini akan diaplikasikan pada beberapa mobile robot yang saling berkomunikasi untuk menyelesaikan suatu tugas secara kerjasama. Sebelum diaplikasikan dibuat terlebih dahulu studi komunikasi dan pengendalian dengan deskripsi kerja alat dimana mikrokontroler 1 sebagai master mengirimkan data untuk mengendalikan lama putaran motor DC 2 dan mikrokontroller 2 sebagai slave mengaktifkan motor DC 1, setelah adanya sinyal dari sensor karena mendeteksi cahaya. Komunikasi yang dilakukan masih semi duplek dua arah bergantian. Blok diagram kerja alat dapat ditunjukkan pada Gambar 1. Diagram Blok komunikasi wireless pada Gambar 1 terdiri atas: 1. Push Button Push button ini digunakan untuk memasukkan nilai delay untuk memutarkan motor DC. 2. LCD LCD akan menampilkan nilai delay yang dimasukkan dan jumlah putaran motor DC 3. Motor DC Aktuator yang digunakan adalah 2 motor DC. Aktuator ini akan berputar jika ada masukan Receiver mikrokontroler. 4. Mikrokontroler Mikrokontroler ATmega8535 digunakan sebagai pengontrol kerja dan pengolahan data keseluruhan rangkaian. 5. Modul komunikasi wireless YS-1020UB a. Transmitter b. Receiver c. RS232/TTL Berfungsi sebagai antar muka antara transmitter dan receiver dengan mikrokontroler.

      341

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

KNS&I10-057

 

  Gambar 1. Blok Diagram Sistem Kendali Motor DC Dengan Komunikasi Wireless Antar Mikrokontroller

d. Modulator Modulator adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa. e. Demodulator Demodulator adalah proses pemisahan antara sinyal informasi dan sinyal pembawa, kemudian sinyal informasi tersebut sebagai masukan mikrokontroler. Pada bagian pemancar, komunikasi yang digunakan adalah komunikasi serial asinkron dan sinyal informasi akan dimodulasi oleh modulator Frequency Shift Key (FSK) yang kemudian dikuatkan dan dipancarkan melalui saluran transmisi udara. Pada bagian penerima terdiri atas demodulator FSK untuk memisahkan antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa. f. Sensor Sensor yang digunakan adalah fototransistor, sensor sebagai masukan ke mikrokontroler, bila sensor ini terkena cahaya atau api.

  Gambar 2. FlowChart Cara Kerja Rangkaian Mikrokontroler 1 Sebagai Mast 342

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

KNS&I10-057

Flowchart cara kerja mikrokontroler 1 sebagai master ditampilkan pada Gambar 2, yang mana mikrokontroler master akan disetting waktu delay. Ketika kita tekan push button back maka mikrokontroler 1 akan mengirimkan data melalui transmitter dan diterima oleh receiver kemudian masuk ke mikrokontroller 2 untuk memberikan perintah putar motor DC 2. Lamanya motor berputar ditentukan berdasarkan set waktu yang dimasukkan. Mikrokontroler master juga akan memeriksa pada receiver, bila ada kiriman data untuk putar motor DC 2. Setelah itu mikrokontroler master akan memberikan sinyal untuk memutarkan motor.

  Gambar 3. Flowchart Cara Kerja Rangkaian Mikrokontroler 2 Sebagai Slave Flowchart Cara kerja rangkaian mikrokontroler slave seperti pada Gambar 3. Mikrokontroler akan memeriksa sensor apakah terkena cahaya atau tidak. Bila terkena cahaya maka mikrokontroler 2 sebagai slave akan memberikan perintah ke mikrokontroler 1 master untuk memutarkan motor DC 1. Mikrokontroler 2 sebagai slave juga akan memeriksa receiver apakah ada kiriman data untuk putar motor. Bila ada maka motor akan berputar.

 

3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Pengujian Transceiver Kinerja alat transceiver dapat diketahui dengan pengujian pada transceiver yaitu dengan cara memasang masing-masing transceiver pada mikrokontroler, dimana mikrokontroler pertama dihubungkan dengan DIP8 switch dan mikrokontroler yang kedua dihubungkan dengan 8 buah led. Hasil pengujian transceiver ini diharapkan dapat mewakili kualitas pengiriman data, sehingga data yang dikirim sesuai dengan data yang diterima. Metode yang dilakukan dalam pengujian transceiver ini adalah dengan memindah-mindahkan DIP8 switch dan akan ditampilkan ke led. Adapun data hasil pengujian terlihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Pengujian Pengiriman Data Antar Mikrokontroler Mikrokontroler 1 (DIP8 Switch) No 

1  2  3  4 

D 7 

D 6 

D 5 

D 4 

D 3 

D 2 

D 1 

D 0 

Le d 

7 

Mikrokontroler 2 (Led) L L L Le Le Le e e e d  d  d  d  d  d  3  2  1  6  5  4 

L e d 

0 

1  1 

1  1 

1  1 

1  1

1  1

1  1  1 0

0  1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  1 

1  0 

0  1 

1  1 

1  1 

1  1 

1  1

1  0

0  1  1 1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  0

0  1 

1  1 

1  1 

343

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

5  6  7  8 

KNS&I10-057

1  1 

1  1 

1  0 

0  1 

1  1 

1  1  1 1

1  1

1  1

1  1

1  0

0  1

1  1

1  1

1  1

1  1 

1  0 

0  1 

1  1 

1  1 

1  1 

1  1  1 1

1  1

1  0

0  1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  1

1  1 

Dari hasil pengujian, diketahui bahwa transceiver yang digunakan berfungsi dengan baik. Ini dapat dilihat antara data input yang dikirim, hasilnya sama dengan data yang diterima. Pada data led ketika berlogika 1 maka led menyala dan pada saat berlogika 0 led tidak menyala. 3.2. Pengujian Input Sistem Elektronik a. Pengujian Menu Input Pengaturan Waktu Tujuan pengujian menu input sistem dari push button adalah untuk menguji logika perangkat lunak dan algoritma program dan tampilan LCD. Skema rangkaian pengujian menu input pengaturan waktu dapat dilihat pada Gambar 4.

  Gambar 4. Rangkaian Pengujian Menu Input Sistem Pengujian pengaturan waktu adalah untuk mengendalikan waktu putar motor DC sesuai yang diinginkan. Setiap penekanan tombol akan ditampilkan di LCD. b. Pengujian Sensor Cahaya

  Gambar 5. Titik Pengukuran Sensor Cahaya Pengukuran sensor cahaya ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang masuk ke mikrokontroler agar sesuai dengan yang diinginkan. Pengukuran dilakukan pada kolektor transistor BC140. Ketika sensor terkena cahaya maka akan berlogika 1 dan berlogika 0 jika tidak terkena cahaya. Hasil pengukuran sensor dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil Pengukuran Sensor Fototransistor Tegangan Terukur Terkena cahaya Tidak terkena cahaya 4.9 VDC 0 VDC

344

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

KNS&I10-057

c. Pengujian Pengendali Motor DC

 

  Gambar 6. Titik Pengukuran Pengendali Motor DC Rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan motor DC. Pengukuran ini berguna untuk mengetahui driver bekerja sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan motor DC. Motor DC yang digunakan adalah motor DC 5V dan hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Pengukuran Driver Motor DC Tegangan Terukur Logika 1 4.8 VDC Logika 0 0 VDC d. Pengujian Waktu Putar Motor Pengujian ini dimaksudkan supaya nilai waktu yang diinginkan sesuai dengan waktu yang riil dan pengaturan putaran motor DC bisa sesuai dengan yang diinginkan. Tabel 4 menunjukkan hasil pengujian waktu putar motor.

No 1 2

Tabel 4. Hasil Pengujian Waktu Putar Motor Timer Motor Berputar (Detik) (Diukur stopwatch) 5 5 Detik 10 10 Detik

3

15

15 Detik

4

20

20 Detik

5

25

25 Detik

6

30

30 Detik

7 8

35 40

35 Detik 40 Detik

9

45

45 Detik

10

50

50 Detik

e. Pengujian Rangkaian Catu Daya Pengukuran catu daya dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang dihasilkan sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. Tabel 5 (a) (b) adalah tabel hasil pengukuran catu daya.

  Gambar 7. Titik Pengukuran Catu Daya

345

Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2010; Bali, November 13, 2010

KNS&I10-057

Tabel 4(a) Pengukuran Catu Daya Tidak Diberi Beban Tegangan Terukur TP1 TP2 TP3 8.8 VAC 10.7 VDC 4.99 VDC Tabel 5 (b) Pengukuran Catu Daya Diberi Beban Tegangan Terukur TP1 TP2 TP3 8.8 VAC 10.2 VDC 4.95 VDC

 

4. Kesimpulan Dari penelitian yang dilakukan, didapatkan beberapa kesimpulan, sebagai berikut: 1. Terjadi komunikasi wireless dua arah half duplex antar mikrokontroler yang dibangun. 2. Komunikasi antar mikrokontroler sesuai antara bit yang dikirim dengan bit yang diterima dan dibuktikan dengan LED. 3. Pengontrolan waktu putar motor DC 2 sesuai dengan waktu yang ditentukan dan terukur dengan stopwatch. 4. Motor DC 1 akan aktif jika sensor fototransistor tidak menerima cahaya.

Daftar Pustaka [1] Yusuf, Raka (2007). Modul Komunikasi Data, Pusat pengembangan Bahan Ajar UM. [2] Tanutama, Lukas (2007). Modul Garis Besar Sistem Komunikasi Data, PT. Elex Media, Jakarta. [3] http://payztronics.blogspot.com/2010/03/kauc-komunikasi-dgn-uart.html. Tanggal download: 28 Maret 2010. Jam: 22:32. [4] Wardhana, Lingga (2006). Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Andi, Yogyakarta. [5] M. Ary Heryanto dan Wisnu Adi P. (2008). Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA8535, Andi, Yogyakarta. [6] http//www.budgetronics.eu/Wireless-RS232-Transceiver-1020-UB-Datasheet Transceiver YS-1020UB. Tanggal download 30 Oktober 2010. [7] Woollard, Barry (2003). Elektronika Praktis, PT. Pradnya Pratama, Jakarta.

346