Oleh : Ferani Angela

Pembimbing : Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA

: Michael Ardita, MT

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Rancang Bangun Modul ADC Via Ethernet Untuk Front End Penerima SDR

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 instruksiinstruksi yang diberikan kepadanya

WIZ107SR Serial (RS-232)

Architectur

TCP/IP W7100

PHY

Icluded in W7100

Auto Negotiation ( FullDuplex and Half Duplex)Auto MDI/MDDK

Serial RS-232

MCU

Icluded in W7100

(fully software compatiblewith industrial standart8051Internal 2KBytes BootROMInternel 64KByteEmbedded program FlashMemoryInternel 64KByte memoryfor TCP/IP datacommunication

Serial

interfaceinclude RS-232CTransceiver

signalTXD, RXD, RTS, CTS,GND

\Parameter

Parity : None, Odd, EvenData bits : 7,8 bit

flow control : None3 , RTS/CTS, XON/XOOF

Speed Up to 230 kbpsDimensions

48mm x 30mm x 18mm(include connector size)

Connector type2.54mm Pitch Pin- Header,12 pin (2*6)

input Voltage DC 3.3 VPower Comsumption under 250 mA

Temperature0°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

Desain Algoritma untuk

pembacaan Data ADC oleh

mikrokontroller

Start

Perancangan Sistem Secara Umum

Integrasikan Modul ADC dengan

mikrokontroller

Integrasikan Mikrokontroller dengan Ethernet

Meranacang Modul ADC,

Mikrokontroller, Dan

Ethernet

A

,

Integrasikan Ethernet dengan PC

Desain Algoritma Di PC

Analisa Kinerja Sistem

Kesimpulan

STOP

Pengujian

Perangkat &

Pengambilan Data

A

Metodologi (lanjutan)

Pemodelan Sistem

Gambar 6 Pemodelan Sistem

Vin

GND

Vref

B1

B8

Sign

ENB

ADC 0820

AT89C51Ethernet WIZ107-

SR

Input

Analog

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 ADCSTART

P3.4 à 1

A ß P1

Data ADC ß A

Return

Metodologi (lanjutan)

Subrutin Convert Decimal ASCII Kemudian Transmisikan

T

Y

START

A ß Data ADC

SBUF ß A

RETURN

T1 = 0

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

Hitung Jumlah Total Data yang

Diterima

Apakah Ada Data yang Diterima?

Tampilkan jumlah total data yang diterima

Copy data ke variable Lokal

Tampilkan Data pada grafik

STOP

T

Y

Pengambilan dan pengujian Data Hardware Pengambilan dan pengujian data keluaran ADC

no

Teg

Output ADC

Persent

ase

Inp

ut Pengukuruan

error

(%)

ADC

(V) dec Teg (V)

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 sangatberbeda dengan ATmega 8535. Pada MCS-51 memilikibanyak noise atau gannguan sinyal yang terjadisehingga pengiriman data tidak sempurna, sedangkandengan ATmega 8535 pengiriman data nya cepat.

Pada ATmega 8535 sinyal output yang dikeluarkan diDelphi 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