Rancang Bangun Modul ADC Via Ethernet Untuk Front End Penerima SDR Oleh : Ferani Angela Pembimbing : Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA : Michael Ardita, MT JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Latar Belakang Adanya Perubahan Teknologi yang Cepat, sehingga mengakibatkan perubahan standarisasi Munculnya konsep radio yang didefenisikan sebagai software (Software-Defined-Radio (SDR) Merancang rangkaian ADC yang memiliki kecepatan yang tinggi dan menggunakan mikrokontroller sebagai terminal, yang dihubungkan ke komputer dengan Ethernet yang kecepatannya kurang lebih mencapai 9600bps.
Perumusan Masalah Bagaimana merancang struktur data transfer dari modul ADC ke komputer dengan mempergunakan serial, kecepatan maksimumnya 9600bps (sekitar 960Sample/detik pada data 8 bit)? Bagaimana cara untuk melewatkan data kecepatan tersebut untuk diolah lebih lanjut, untuk pengolahan selanjutnya adalah Digital Signal Processing (DSP).
Batasan Masalah Sistem yang dikerjakan bekerja pada baseband atau IF (Intermediate Frequency) dengan mempertimbangkan kecepatan proses data komunikasinya Menentukan parameter sampling rate dan lebar data. Menentukan pilihan interface dari ADC ke komputer
Tujuan Mengetahui perangkat SDR,pada saat ini adalah membangun sistem akuisisi datanya. Mengetahui deskripsi teknologi SDR dan pengembangannya. Mengetahui cara kerja perangkat radio
Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan metode awal untuk melakukan penelitian di bidang teknologi SDR yang diaplikasikan pada sistem akuisisi. Sehingga nantinya diharapkan dapat dilanjutkan ke arah pengembangan yang lebih lanjut dari penerapan platform SDR tersebut.
Software Defined Radio Pengertian : Sofware-radio adalah sebuah teknologi yang muncul untuk membangun sistem radio yang fleksibel, multiservice, multistandard, multiband, reconfigurable dan reprogrammable dengan menggunakan software [1]
Gambar 1 Penerima SDR
Analog Digital Converter (ADC)
Analog to Digital Converter ( ADC ) merupakan suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi kode data biner digital.
Gambar 2 Modul ADC
Mikrokontroller MCS51
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi
Mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi instruksi yang diberikan kepadanya
WIZ107SR Serial (RS-232) TCP/IP
W7100 Icluded in W7100
PHY
Auto Negotiation ( Full Duplex and Half Duplex) Auto MDI/MDDK
Serial
RS-232 Icluded in W7100
Architectur
(fully software compatible with industrial standart 8051 Internal 2KBytes Boot ROM Internel 64KByte Embedded program Flash Memory Internel 64KByte memory for TCP/IP data communication include RS-232C Transceiver TXD, RXD, RTS, CTS, GND
MCU
interface signal
Parity : None, Odd, Even
Serial \Parameter
Data bits : 7,8 bit flow control : None3 , RTS/ CTS, XON/XOOF
Dimensions
Speed
Up to 230 kbps 48mm x 30mm x 18mm (include connector size)
Connector type
2.54mm Pitch Pin- Header, 12 pin (2*6)
input Voltage
DC 3.3 V
Power Comsumption
under 250 mA
Temperature
0°C - 70°C (operation), 40°C ~ 85°C (Storage)
UDP (User Datagram Protocol)
UDP pertama kalinya diperkenalkan pada tahun 1980. Paket UDP disebut user datagram. User datagram ini memiliki ukuran header yang tetap sebesar 8 byte:
Pulse Code Modulation (PCM) Untuk pengolah sinyal analog dengan perangkat digital, yang pertama dilakukan adalahmengubah sinyal analog menjadi sederetan angka
Gambar 3 Proses Konversi Sinyal Analog Menjadi Sinyal Digital
Teori Sampling Kecepatan pengambilan sampel (frekuensi sampling) dari sinyal analog yang akan dikonversi haruslah memenuhi kriteria Nyquist yaitu: fs > 2 fin,max
Protocol UART pada RS-232
asynchronous serial adalah pada Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) yang digunakan pada serial port (COM) komputer.
Gambar 5 Format Data UART RS 232
Bagan Metodologi Start
Perancangan Sistem Secara Umum
Meranacang Modul ADC, Mikrokontroller, Dan Ethernet
Integrasikan Modul ADC dengan mikrokontroller
Desain Algoritma untuk pembacaan Data ADC oleh mikrokontroller
A
,
Integrasikan Ethernet dengan PC
Desain Algoritma Di PC
Pengujian Perangkat & Pengambilan Data
Analisa Kinerja Sistem
Integrasikan Mikrokontroller dengan Ethernet
Kesimpulan
A
STOP
Metodologi (lanjutan) Pemodelan Sistem Input Analog
ADC 0820 Vin
B1
GND Vref
B8
AT89C51
Ethernet WIZ107SR
Sign
ENB
Gambar 6 Pemodelan Sistem
Metodologi (lanjutan) Desain dan Integrasi Hardware Modul ADC Pada tugas akhir ini modul ADC memiliki 3 hardware pendukung yang digunakan yang memiliki fungsi masing-masing. Yang pertama yaitu untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital pada ADC. Input analog yang diberikan ke ADC berupa soudcard. Yang kedua yaitu sebuah mikrokontroller. Mikrokontroller ini berfungsi sebagai interface dari ADC dengan Ethernet dan berfungsi juga untuk pengaturan kecepatan data yang akan di kirim. Dan hardware ketiga yaitu Ethernet yg digunakan untuk menerima data dari mikrokontroller yang akan dikirim ke PC.
Metodologi (lanjutan) Desain Algoritma Software Modul ADC ke Mikrokontroller START
INIT Baudrate
Call Read ADC
Transmit
Metodologi (lanjutan) Subrutin Pengambilan Data Dari ADC START
P3.4 à 1
A ß P1
Data ADC ß A
Return
Metodologi (lanjutan) Subrutin Convert Decimal ASCII Kemudian Transmisikan START
A ß Data ADC
SBUF ß A
T
T1 = 0
Y
RETURN
Metodologi (lanjutan) Integrasikan Ethernet ke PC
Metodologi (lanjutan)
START
Metodologi (lanjutan) Desain Algoritma Untuk Tampilan Output di PC
Inisialisasi
Setting Port Listen
Buka koneksi UDP
Terima Data Dari Ethernet modul
T
Apakah Ada Data yang Diterima? Y
Hitung Jumlah Total Data yang Diterima
Tampilkan jumlah total data yang diterima
Copy data ke variable Lokal
Tampilkan Data pada grafik
STOP
Pengambilan dan pengujian Data Hardware Pengambilan dan pengujian data keluaran ADC Teg Output ADC
Persent ase
Inp ut
Pengukuruan
error (%)
ADC (V)
dec
1
0,00
0.00
0,000
0,000
2
0,25
12
0,234
6,256
3
0,50
25
0,488
2,350
4
0,75
38
0,742
1,048
5
1,00
50
0,977
2,350
6
1,25
63
1,230
1,569
7
1,50
76
1,484
1,048
8
1,75
89
1,738
0,676
9
2,00
102
1,992
0,397
10
2,25
115
2,246
0,180
no
Teg (V)
Pengujian Modul ADC dengan Input Sinyal Sinus Frekuensi 55 Hz
Pengujian Modul ADC dengan Input Sinyal Sinus Frekuensi 100 Hz
Pengujian Pengiriman Serial dengan Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA 8535
100 Hz
Hasil Pengujian Tampilan di Delphi
Hasil Pengujian Protokol Via Ethernet
Data Dikirim Secara UDP
Kesimpulan Hasil pengujian data secara serial antara MCS-51 sangat berbeda dengan ATmega 8535. Pada MCS-51 memiliki banyak noise atau gannguan sinyal yang terjadi sehingga pengiriman data tidak sempurna, sedangkan dengan ATmega 8535 pengiriman data nya cepat. Pada ATmega 8535 sinyal output yang dikeluarkan di Delphi berbentuk sinyal sinus
Saran Diusahakan untuk membuat rangkaian analog lebih advance dan pembuatan software lebih presisi baik pengolahan data analog menjadi digital mau pun pada sisi output. Untuk mencapai hasil yg maksimal hendaknya dilakukan dengan kecepatan data yang lebih cepat dari 9600 Hz.
Daftar Pustaka Enrico Buracchini, CSELT, The Software Radio Concept, IEEE Comm.Magazine, hal. 138-143, September 2000. Dusko Zgonjanin, Kiril Mitrevsi, Ljubomir Zelenbaba, . Software Radio: Principles and Overview., Safety Wireless Network (PSWN) Program, Software Enabled Wireless Interoperability Assessment ReportSDR Subscriber Equipment, Maret 2002. Response Times: The Three Important Limits". Jakob Nielsen. Titik mengambang vs fixed point URL Data manipulasi dan perhitungan matematika URL
TERIMA KASIH
