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) Architectur TCP/IP PHY Serial MCU interface signal W7100 Icluded in W7100 Auto Negotiation ( Full Duplex and Half Duplex) Auto MDI/MDDK RS-232 Icluded in W7100 (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 Serial \Parameter Parity : None, Odd, Even Data bits : 7,8 bit Dimensions Connector type input Voltage Power Comsumption Temperature Speed flow control : None3, RTS/ CTS, XON/XOOF Up to 230 kbps 48mm x 30mm x 18mm (include connector size) 2.54mm Pitch Pin- Header, 12 pin (2*6) DC 3.3 V under 250 ma 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 A Perancangan Sistem Secara Umum, Integrasikan Ethernet dengan PC Meranacang Modul ADC, Mikrokontroller, Dan Ethernet Desain Algoritma Di PC Integrasikan Modul ADC dengan mikrokontroller Pengujian Perangkat & Pengambilan Data Desain Algoritma untuk pembacaan Data ADC oleh mikrokontroller Analisa Kinerja Sistem Integrasikan Mikrokontroller dengan Ethernet Kesimpulan A STOP
Metodologi (lanjutan) Pemodelan Sistem Input Analog ADC 0820 Vin B1 GND Vref B8 Sign AT89C51 Ethernet WIZ107- SR 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)
Metodologi (lanjutan) Desain Algoritma Untuk Tampilan Output di PC START Inisialisasi Setting Port Listen Buka koneksi UDP Terima Data Dari Ethernet modul Apakah Ada Data yang Diterima? T 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 no Teg Output ADC Inp ut Pengukuruan ADC (V) dec Teg (V) Persent ase error (%) 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
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 Report- SDR 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