Penampil Data pada Komputer Melalui Nirkabel

1Azalia Ma’ruf,2 Faizal Yuli Fahrursyah,3 Risang Dwi Setyawan, 4Samuel Beta K 1Penulis, Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang 4Dosen Pembimbing, Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang Politeknik Negeri Semarang Electronics Engineering State Polytechnic of Semarang  Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang  Jln. Prof. Sudarto 50275 INDONESIA 1 marufazalia29@gmail.com, 2 Faizalfaiz72@yahoo.com.,risangrds@gmail.com

Intisari—Penggunaan sistem komunikasi nirkabel (wireless) sebagai media komunikasi pada sistem jaringan komputer semakin popular sekarang ini . Hal ini membuat proses pertukaran informasi dan komunikasi menjadi cepat dan mudah.. Pada proyek arduino ini akan dirancang sebuah sistem penerima data dan akan ditampilkan ke komputer secara wireless (tanpa kabel) menggunakan komunikas seriali data pada frekuensi 2,4GHz Frekuensi 2,4GHz yang dipilih pada perancangan ini adalah ZigBee/XBee PRO yaitu RF modul yang menggunakan protocol standard IEEE 802.15.4. Sedangkan ArduinoUno sebagai kontroler dan pemroses sinyal, serta Xbee berfungsi sebagai penerima data dan komunikasi Serial sebagai keluaran yang nantinya akan di tampilkan di komputer.

Kata Kunci : ArduinoUno, Xbee, dan Komunikasi Serial.

Abstract—The use of wireless communication systems (wireless) as a medium of communication in computer network systems is becoming more popular today. This makes the process of exchanging information and communication becomes fast and easy .. In this Arduino project will be designed a system and a data receiver will display to the computer wirelessly (without cable) using komunikas seriali data at a frequency of 2.4 GHz 2.4 GHz frequency is chosen in this design is a ZigBee / XBee PRO RF modules that use the protocol IEEE 802.15.4 standard. While ArduinoUno as controllers and signal processing, as well as functioning as a receiver XBee Serial communication data and the output will be displayed on the computer.

Keywords: ArduinoUno, XBee and Serial Communications

I.     PENDAHULUAN

   Dalam Penggunaan sistem komunikasi nirkabel (wireless) sebagai media komunikasi pada sistem jaringan komputer semakin popular sekarang ini . Hal ini membuat proses pertukaran informasi dan komunikasi menjadi cepat dan mudah.. Pada Tugas Akhir ini dirancang sebuah sistem monitoring arah dan kecepatan angin yang akan dikirim kan ke komputer secara wireless menggunakan komunikasi data pada frekuensi 2,4GHz Frekuensi 2,4GHz yang dipilih pada perancangan ini adalah ZigBee/XBee PRO yaitu RF modul yang menggunakan protocol standard IEEE 802.15.4        

  Berdasarkan hal di atas maka dirancanglah alat untuk komunikasi secara serial dengan menggunakan modul Xbee sebagai masukan dan komunikasi serial sebagai keluaran yang dikontrol menggunakan ArduinoUno. Alat ini akan bekerja dengan menerima data dari keluaran Xbee lain dan akan di tampilkan menggunakan komunikasi serial ke komputer.

Diharapkan dengan  adanya alat komunikasi sederhana ini dapat mempermudah kita untuk berkomunikasi secara nirkabel(tanpa kabel) sehingga mempermudah dan mempercepat untuk mengirim dan menerima data

II.     PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang diatas akan akan ditentukan beberapa rumusan masalah yaitu

1.       Apakah alat yang digunakan untuk komunikasi data secara wireless?

2.       Bagaimana cara kerja dari alat ini?

3.       Bagaimana program yang digunakan untuk mengatur masukan dan keluaran?

4.       Bagaimana hasil yang didapatkan alat?

Adapun yang membatasi alat ini adalah

1.       Modul penerima hanya dapat digunakan dalam jarak ± 30 meter (dalam ruangan) dan 100 meter (diluar ruangan)

2.       Modul Penerima yang digunakan adalah Xbee Pro S1 2.4 Ghz

3.       Alat ini hanya menggunakan satu masukan yaitu Modul Xbee Penerima dan satu keluaran yaitu RS 232

III.     METODOLOGI

Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah -  langkah pembuatan Proyek Arduino dapat didefinisikan sebagai berikut :

1.       Studi pustaka alat dan bahan

2.       Perancangan perangkat lunak dan program

3.       Implementasi program,

4.       Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras

5.       Analisa

6.       Laporan

A.     Tinjauan Pustaka

a)    Xbee

XBee merupakan modul RF yang didesain dengan standardprotocol IEEE 802.15.4 dan sesuai dengan kebutuhan sederhana untuk jaringan wireless. Kelebihan utama yang menjadikan XBee sebagai komunikasi serial nirkabel karena XBee memiliki konsumsi daya yang rendah yaitu hanya 3,3 V dan beroperasi pada rentang frekuensi 2,4 GHz.

Gambar 4.1 Komponen Xbee

Dalam melakukan komunikasi dengan perangkat lainnya Xbee mampu melakukan komunikasi dengan dua macam komunikasi yang berbeda, tergantung dari perangkat apa yang dihubungkan dengan modul Xbee. Komunikasi dapat dilakukan dengan menggunakan jaringan wireless dan komunikasi secara serial.

b)         Serial (RS232)

                Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per satu dengan menggunakan satu jalur kabel data. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx). Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya adalah kecepatan lebih lambat

daripada komunikasi parallel, untuk saat ini sedang dikembangkan teknologi serial baru yang dinamakan USB (Universal Serial Bus) yang memiliki kecepatan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat disbanding serial biasa.

Beberapa contoh : komunikasi Serial RS-232 dan RS-485

                               

Gambar 4.2 RS232

c)         ArduinoUno

Arduino merupakan modul atau kit mikrokontroler yang bersifat  sumber terbuka baik piranti  keras maupun piranti lunaknya.  Pengertian awam, Arduino merupakan komputer kecil yang dapat di program untuk memproses masukan dan luaran antara modul itu sendiri dengan komponen eksternal yang dihubungkan dengannya. Arduino memiliki kompilator  program  tersendiri menggunakan bahasa C++ yang dilengkapi dengan program pustaka yang memudahkan para pengguna untuk merancang suatu program. Perangkat kerasnya terdiri dari pengendali yang memiliki desain sederhana dengan Atmel AVR sebagai pengolah utama dan pintu masukan serta luaran yang langsung terpasang pada papan utamanya.

Beberapa macam jenis Arduino dijual  dipasaran,  salah satunya ArduinoUno dengan  tipe terbaru  yaitu  ArduinoUno R3.  Modul ini  memiliki 14 pin masukan/luaran (yang mana 6 dapat digunakan sebagai PWM output), 6 analog input, keramik resonator 16MHz, koneksi USB,  powerjack,  header  ICSP, dan tombol reset, memuat semua yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler. Arduino R3 dapat dihubungkan langsung ke komputer dengan kabel USB atau dengan mencatu dengan catu daya. 

Gambar 4.3 ArduinoUno

Fitur-fitur  yang dimiliki oleh ArduinoUno R3 ditunjukkan dibawah ini.

•       Mikrokontroler: ATmega328

•       Kaki I/O digital : 14 (6 diantaranya adalah PWM)

•       Kaki I/O analog : 6

•       Flash Memory : 32 KB (8 KB digunakan untuk boot loader)

•       SRAM : 2 KB

•       EEPROM : 1 KB

•       Tegangan kerja: 5 volt

•       Tegangan masukan: 7 – 12 volt

•       Arus DC pada kaki I/O : 40 mA

ArduinoUno R3  dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Daya eksternal (non-USB) dapat menggunakan  adaptor AC-DC atau baterai.  Arduino ini  dapat beroperasi pada catu tegangan  eksternal dari 6  Volt  sampai 20  Volt. Rentang  tegangan  yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 Volt.

Masing-masing dari 14  kaki  digital pada  ArduinoUno R3 dapat digunakan sebagai masukan atau luaran, menggunakan  fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead(). Mereka beroperasi  pada tegangan  5 Volt. Setiap  kaki  dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor  pull-up internal  (terputus secara alami)  sebesar 20-50 KOhms. Selain itu, beberapa kaki memiliki fungsi khusus: 

IV.     PERANCANGAN Alat

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

  Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.       XBee sebagai penerima data

2.       Komunikasi Serial (RS232) sebagai keluaran

3.       ArduinoUno sebagai pengendali semua perangkat

4.       Rangkaian PCB untuk masukan

5.       Rangkaian PCB untuk luaran.

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ArduinoUno menggunakan masukan Xbee dan keluaran serial dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 4.4 Blok Diagram Komponen Utama

C.     Melakukan Setting Xbee

Sebelum menggunakan XBee terlebih dahulu harus dikonfigurasi. Berikut ini adalah beberapa langkah yang dilakukan agar XBee pada Pemancar dan XBee pada penerima dapat saling bertukar data.

•       Hubungkan XBee ke PC/laptop dengan menggunakan Xbee adapter. Disini Xbee harus dihubungkan secara serial dengan PC/laptop.

Gambar 4.1 Xbee adapter

•       Buka software XCTU di komputer anda, jika modul RF berhasil terdeteksi software akan terlihat seperti pada gambar dibawah. “Port USB-to-serial Bridge..[COM1]” menandakan bahwa modul menggunakan saluran port USB COM1. Jika belum terdeteksi silahkan cek status port USB komputer anda di Device Manager.

•       Jika koneksi antara X-CTU dengan XBee gagal, maka akan muncul sebuah pesan kesalahan dan jika koneksi berhasil, maka akan tampil modem type dan firmware version dari XBee yang sedang digunakan.

•       Atur Baud Rate, Flow Control, Data Bits, Parity, Stop Bits seperti pada kotak merah (gambar atas). Kemudian klik “Test/Query”, maka identitas atau versi X-Bee akan muncul

•       Jika sudah, pilih menu “Modem Configuration”, kemudian klik “Read” untuk mensetting nilai parameter dari X-Bee Pro. Setelah di-read maka akan muncul parameter-parameter yang dapat disetting. Tipe dan versi firmware X-Bee yang terdeteksi juga akan sama seperti pada Com Test. Pastikan bahwa Tipe dan Versi tidak diubah ke yang lain. Begitu juga dengan “Function Set.

•       Untuk komunikasi point to point, umumnya hanya ada 3 parameter yang wajib di-setting yaitu PAN ID (Personal Area Network ID), DL (Destination Address Low), MY (16bit Source Address). XBee₁ dan XBee₂ dapat saling berkomunikasi.

•       Agar dapat melakukan komunikasi lakukan pengaturan pada beberapa parameter berikut ini :

Nilai parameter DL X-Bee₁  = MY X-Bee_.

Nilai parameter MY X-Bee₁  = DL X-Bee₂

X-Bee₁ dan X-Bee₂ menggunakan alamat PAN ID yang sama

Nilai parameter yang diisi berupa bilangan hexadecimal.

•       Setelah selesai melakukan konfigurasi beberapa parameter, langkah terakhir yaitu menyimpan konfigurasi yang telah dilakukan pada XBee. Untuk menyimpan konfigurasi tersebut, cukup dengan menekan tombol “Write” pada X-CTU. Di bawah ini gambar hasil read dan writeXBee.

D.     Mekanisme Kerja Sistem

1.    Masukan      : Modul Xbee Penerima (Xbee Rx)

Keluaran     : Serial ( Komputer )

2.    Xbee Penerima akan menerima data yang dipancarkan dari Xbee Pemancar. Data dari pin Xbee Penerima dihubungkan ke pin Rx Arduino. Pin VCC pada modul Xbee Penerima dihubungkan ke 3.3V Arduino dan Pin GND pada modul Xbee  Penerima dihubungkan ke GND Arduino.

3.    Data yang diterima oleh Modul Xbee Penerima, akan di proses oleh Arduino. Arduino akan memproses data dari Modul Xbee Penerima untuk kemudian dikeluarkan dalam bentuk Serial   (Komputer ).

E.     Perangkat Lunak Alat

1)     Diagram Alir Program

Untuk diagram alir program aplikasi ArduinoUno menggunakan masukan sensor api, asap, dan karbon monoksida dengan luaranXBee dapat dilihat dibawah ini :

 

Gambar 4.2 Diagram Alir Program

V.     PENGUJIAN DAN ANALISA

A.     Pengujian Alat

Dalam pengujian ini, meliputi pengujian Xbee dan Komunikasi serial. Pengujian alat atau kalibrasi ini dilakukan untuk mengetahui sistem komunikasi secara nirkabel menggunakan Xbee dan menampilkannya menggunakan komunikasi serial ke komputer.

Xbee (Rx) akan menerima data dari Xbee (Tx) melalui proses transfer data melalui antena (tanpa kabel) . Kemudian keluaran dari Xbee akan menjadi sinyal input untuk Arduino. Setelah itu output dari Arduino akan menjadi input untuk serial. Disini serial sendiri terhubung ke PC, jadi data yang diterima oleh Xbee akan di tampilkan ke PC melalui port serial.

B.     Hasil Percobaan

               

Gambar 5.1 Tampilan Hasil Percobaan

VI.     PENUTUP

A.    Kesimpulan

   Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, yaitu aplikasi ArduinoUno menggunakan masukan Xbee sebagai penerima data dan keluaran serial ke komputer, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.     Jarak jangkauan pengiriman data modul XBEE PRO dalam kondisi penerima di dalam ruang mampu mencapai jarak 30 meter dan luar ruangan 100 meter data masih dapat diterima dengan baik.

2.     XBEE agar bisa berkomunikasi harus siseting terlebih dahulu menggunakan aplikasi X-CTU

3.     Komunikasi serial yg digunakan adalah komunikasi UART menggunakan IC MAX 232.

B.    Saran

1.     Agar modul Xbee Pro dapat mengirimkan data lebih jauh sebaiknya ditempatkan  ditempat yang mempunyai halangan yang sedikit.

2.     Supaya XBEE dapat berkomunikasi lebih baik, antena pada masing-masing XBEE harus terlihat.

3.     Sebelum XBEE dipakai untuk berkomunikasi, XBEE harus disetting menggunakan aplikasi X-CTU.

Referensi

.

[1]     Wirawan, Bangun, et. al. 2013. Lampu Pengatur lalu Lintas Portable Menggunakan Jaringan Nirkabel. Semarang: Politeknik Negeri Semarang.

[2]     <http://www.digi.com/pdf/chart_xbee_rf_features.pdf >diakses pada 18 Desember 2013

[3]     <http://lutung.lib.ums.ac.id/arsip/publikasi/Bab-05-Komunikasi-Serial.pdf

> diakses pada 11 Desember 2013

[4]     <http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage> diakses pada 11 Desember 2013

[5]     <http://repository.binus.ac.id/content/H0461/H046179595.pdf> diakses pada 11 Desember 2013

[6]     <http://eprints.undip.ac.id/6661/1/PEMBUATAN_SISTEM_KOMUNIKASI_SERIAL_ANTAR_MIKROKONTROLER_PADA_PENYAMPAIAN_INFORMASI_SUARA_(AUDIO)_ANTAR_RUANGAN.pdf >diaksespada 18 Desember 2013

[7]     <http://www.loveelectronics.co.uk/Tutorials/7/xbee-tutorial-how-to-set-up-your-xbees> diakses pada 11 Desember 2013

[8]     <https://www.sparkfun.com/short/9403> diakses pada 11 Desember 2013

[9]     <http://repo.eepis-its.edu/1371/1/paperq_PA_IES_noFix_maju_sidang.pdf> diakses pada 18 Desember 2013

Nama penulis Azalia Ma’ruf. Penulis dilahirkan di kabupaten Kebumen tanggal 29 Juli 1992. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Nurul Huda, SDN Kawedusan Kebumen, SMP N 1 Kebumen, dan SMA N 2 Kebumen. Tahun 2011 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2011 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3)dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika,Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.11.1.06. Apabila ada kritik,saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 089665545478 atau melalui via email: marufazalia29@gmail.com

Nama penulis Faizal Yuli Fahrursyah. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 16 Juli 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Tarbiyatul Atfal, SDN Tambak Aji 02, SMPN 28 Semarang, dan SMKN 3 Semarang. Tahun 2010 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2011 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3)dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika,Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.11.2.10. Apabila ada kritik,saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 08985559393 atau melalui via email:Faizalfaiz72@yahoo.com.

Nama penulis Risang Dwi Setyawan. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 02 Agustus 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Lebdosari 01-02, SDN Lebdosari 01-02 Semarang, SMP N 19 Semarang, dan   SMAN 6 Semarang. Tahun 2011 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2011 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3)dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika,Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.11.2.19. Apabila ada kritik,saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 085641464120 atau melalui via email: risangrds@gmail.com.