Bab II Dasar Teori
2.2. Modul Embedded Bluetooth TM 500
Pada aplikasi ini, Embedded BluetoothTM500 (EB500) digunakan sebagai perantara komunikasi bluetooth antara mikrokontroler dengan PC (menggunakan USB Dongle Bluetooth). Bentuk dari modul Embedded BluetoothTM 500 dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Embedded BluetoothTM500 (EB500) [5]
2.2.1 Karakteristik Operasional EB500
Komunikasi bluetooth yang digunakan pada EB500 memiliki karakteristik sebagai berikut [5]:
1. Kekuatan pengiriman sinyal sebesar 4dBm (maksimal).
2. Menggunakan tipe komunikasi serial dengan jangkauan komunikasi pada lapangan terbuka dapat lebih dari 100 meter (328 feet).
3. EB500 dapat bekerja dengan baik pada temperatur 00 sampai 700 C. 4. Supply power sebesar 5 sampai 12 Vdc.
5. Konsumsi arus sebesar 3mA sampai 35mA (tergantung pada kondisi koneksi dan baud rate).
6. Disertai dengan LED kecil untuk menunjukkan kondisi sinyal yang diterima oleh EB500.
2.2.2 Konfigurasi Pin-Pin pada EB500
Konfigurasi pin-pin pada modul EB500 dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Tabel Konfigurasi Pin [5]
Pin Name Pin Type Description
VSS 1, 2 GND Ground
RX 3 TTL output UART data output
TX 4 CMOS/TTL input UART data input RX Flow (RTS) 5 CMOS/TTL
input, weak pulldown
Signaled high to stop module data transmission TX Flow (CTS) 6 TTL output Signaled high to stop
host data transmission 7 Reserved Reserved for future use Connection
Status
8 TTL output High when there is an active wireless
connection Mode Control 9 CMOS/TTL
input, weak pulldown
Low for command mode/High for data
mode
10 - 19 Reserved Reserved for future use
VIN 20 VCC Module supply, 5 to 12
Vdc
Pin yang dipakai adalah VSS, VIN, RX TX, dan Connection Status. Pin RX Flow tidak digunakan karena format data serial yang dipakai tidak menggunakan sistem flow control, sedangkan pin mode control tidak digunakan karena proses perubahan mode pada EB500 dapat dilakukan dengan software.
Komunikasi yang digunakan antara EB500 dengan microcontroller adalah secara serial TTL (standar pabrik = 9600 baud, 8 data bits, 1 stop bits, no parity, dan no flow control). Baud rate dapat dimodifikasi sesuai dengan keinginan pemrogram.
EB500 mempunyai dua mode operasi utama yaitu command mode dan data mode. Setiap kali dilakukan power up, EB500 akan selalu masuk dalam command mode. Pada command mode ini terdapat beberapa perintah yang dikirimkan menggunakan berbagai macam fitur yang dimiliki oleh EB500. Perintah-perintah itu antara lain:
1. get con <CR> (notasi <CR> merupakan 0Ah dan 0Dh): Perintah untuk melihat kondisi connectable dari EB500 yang digunakan. Setelah EB500 menerima perintah ini, E500 akan terlebih dahulu mengirimkan ACK (perintah benar) atau NAK (perintah salah), kemudian kondisi dari koneksi (apabila “on” berarti EB500 akan menerima semua koneksi yang masuk, namun apabila “off” berarti EB500 akan menolak semua koneksi yang masuk).
2. get dis <CR>: Perintah untuk melihat kondisi discoverable dari EB500 yang digunakan. Setelah EB500 menerimah perintah ini, EB500 akan terlebih dahulu mengirimkan ACK atau NAK kemudian kondisi dari koneksi (apabila “on” berarti EB500 dapat ditemukan oleh bluetooth yang lain, namun apabila “off” berarti EB500 dalam kondisi tidak tampak sehingga tidak dapat ditemukan oleh bluetooth yang lain).
3. lst [timeout] <CR>: Perintah untuk mencari bluetooth lain yang masuk dalam jangkauan EB500 dan dalam keadaan discoverable on. Timeout disini hanya bersifat optional, variable timeout dapat diisi lama waktu (detik) yang digunakan dalam melakukan pencarian bluetooth lain. Setelah EB500 menerimah perintah ini, EB500 akan terlebih dahulu mengirimkan ACK atau NAK kemudian akan memulai pencarian. Apabila dalam pencarian ditemukan adanya bluetooth device yang lain, maka EB500 akan mengirimkan hardware address dari bluetooth device tersebut. Apabila menerima perintah ini, EB500 akan selalu melakukan proses pencarian sampai terjadi timeout. Untuk membatalkan proses pencarian EB500, pengguna dapat mengirimkan notasi <CR>.
4. set con status <CR>: Perintah untuk mengubah kondisi connectable dari EB500. Variable status diisi on (aktif) atau off (non aktif). EB500 hanya mengirimkan ACK atau NAK setelah menerima perintah ini. 5. set dis status <CR>: Perintah untuk mengubah kondisi discoverable
dari EB500. Variable status diisi on (aktif) atau off (non aktif). EB500 hanya mengirimkan ACK atau NAK setelah menerima perintah ini.
Proses komunikasi pada EB500 secara serial dengan mengirimkan karakter-karakter ASCII. Contoh mencari bluetooth device aktif didekat EB500.
Perintah yang dikirim ke EB500 adalah: lst <CR>
Perintah yang dikirim dalam notasi hexadecimal adalah sebagai berikut: 6D 74 75 0A 0D
Data yang diterima dalam notasi hexadecimal adalah sebagai berikut: 41 43 4B 0A 0D <Delay> 30 30 3B 31 30 3B 36 30 3B 41 45 3B 39 33 3B 34 44 0A 0D <Delay> 30 30 3B 30 44 3B 31 38 3B 30 31 3B 30 34 3B 46 46 0A 0D <Delay>
Data yang diterima tersebut adalah: ACK <CR> <Delay>
00:10:60:AE:93:4D <CR> <Delay> 00:0D:18:01:04:FF <CR> <Delay>
Sebagai contoh: setelah menerima ACK, EB500 akan segera mengirimkan hardware address dari bluetooth dongle yang ada disekitarnya. 00:10:60:AE:93:4D merupakan nilai hardware address dari bluetooth dongle yang ditemukan pertama kali, sedangkan 00:0D:18:01:04:FF merupakan hardware address dari bluetooth dongle kedua yang ditemukan. EB500 akan selalu melakukan proses pencarian sampai terjadi timeout atau menerima notasi <CR> dari AVR. Delay yang terjadi pada contoh di atas disebebkan karena EB500 sedang melakukan proses pencarian.
Apabila terjadi kesalahan dalam pengolahan data, EB500 akan mengirimkan kondisi error. Tabel 2.2 adalah kondisi error dengan deskripsi dari penyebab munculnya error tersebut.
Tabel 2.2 Tabel Kode Error [5]
Kode Error Deskripsi
Err 1 Kode ini muncul apabila bluetooth yang akan dihubungkan tidak terkonfigurasi dengan baik (misal: bluetooth yang akan dihubungkan membutuhkan bluetooth security)
Err 2 Kode ini muncul apabila EB500 berusaha untuk menghubungkan diri dengan alamat bluetooth yang salah atau bluetooth tidak ada Err 3 Kode ini muncul pada saat adanya koneksi aktif dan perintah
yang diberikan tidak berlaku jika EB500 dalam kondisi terhubung.
Err 4 Kode ini muncul pada saat tidak adanya koneksi aktif dan perintah yang diberikan hanya dapat dilaksanakan jika EB500 dalam kondisi tidak terhubung.
2.3 USB Bluetooth Dongle
Bluetooth dari Mini Nova Bluetooth Dongle mempunyai spesifikasi umum sebagai berikut [6]:
1. Bluetooth 1.1 compliant
2. Bluetooth class 2, compatible with bluetooth class 1 3. USB 1.1 compliant
4. Lebih dari 33 feet wirelwss networking range 5. Date Rate sampai 723 Kbps
6. Jangkauan koneksi sampai 10 meter 7. Sangat kecil dan tipis.
2.4
Sensor Ultrasonic
Ultrasonic adalah penerapan dan penggunaan gelombang bunyi dengan frekuensi di atas daerah audio manusia. Penerapan sensor ultrasonic pada tugas akhir ini adalah sebagai pengukur jarak.
Dalam tugas akhir ini sensor ultrasonic yang digunakan adalah PING))) Ultrasonic Sensor yang diproduksi oleh Parallax. Gambar 2.4 merupakan bentuk dari sensor ping.
Gambar 2.4 Bentuk dari Sensor Ping [7]
Sensor ping mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonic (40KHz) selama tBURST (200µs) kemudian mendeteksi pantulanya [7]. Sensor ping memancarkan gelombang ultrasonic sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler (pulsa trigger dengan tOUT min 2 µs). Gelombang ultrasonic ini melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Sensor ping mengeluarkan pulsa output high setelah memancarkan gelombang ultrasonic dan setelah gelombang pantulan terdeteksi oleh sensor ping, sensor ping akan membuat output low. Lebar pulsa high (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonic untuk dua kali jarak ukur dengan objek. Maka jarak yang diukur adalah:
Keterangan:
Sp = jarak yang ditempuh oleh gelombang tIN = waktu selama pulsa high
2.5 Sensor Kecepatan
Untuk mengetahui atau mengukur kecepatan putar motor digunakan sensor optik berupa sepasang pemancar dan penerima infra merah yang disebut optocoupler [8]. Simbol optocoupler seperti terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Simbol Optocoupler [8]
Sensor optik ini membaca piringan berlubang yang dipasangkan dengan dikopel pada poros motor. Banyaknya lubang sangat mempengaruhi ketelitian pembacaan kecepatan. Pemasangan sensor ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut:
Optocoupler terdiri atas LED inframerah dan fototransistor. LED inframerah yang digunakan hanya mampu melewatkan arus maksimal sebesar 20 mA. Oleh karena itu perlu ditambahkan sebuah resistor sebagai pembatas arus. Besaran nilai resistor minimal ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
I V
R= (2.2)
Pada bagian fototransistor, kaki kolektor diberikan resistor pull-up dan dihubungkan ke kaki schmit trigger inverter yang dibangun dengan IC 74LS14 untuk memperbaiki pulsa yang dihasilkan oleh optocoupler. Sebagai indikator pulsa keluaran, ditambahkan sebuah LED dan resistor pembatas arus yang dipasang pada keluaran IC 74LS14. LED dihubungkan dengan keluaran IC 74LS14 pada bagian katoda, sehingga LED difungsikan aktif high.
Dalam kondisi tidak ada penghalang (kisi-kisi piringan), fototransistor di dalam optocoupler menghantarkan arus sehingga keluaran dari optocoupler ini bernilai low (logika 0). Akan tetapi penggunaan IC schmitt trigger akan membalik nilai logika. Jadi dalam kondisi tidak ada halangan kisi piringan, keluaran sensor bernilai digital high (logika 1) [9]. Gambar 2.7.a) merupakan karakteristik schmitt trigger dan Gambar 2.7.b) simbol schmitt trigger.
a) Karakteristik schmitt trigger b) Simbol schmitt trigger Gambar 2.7 Karakteristik dan Simbol dari Schmitt Trigger [9]
5 Volt 0 Volt 5 Volt 0 Volt
2.6 Pengukuran Kecepatan Putaran Motor
Gambar 2.8 Motor dengan Jumlah Pulsa yang Berbeda [10]
Gambar 2.8 adalah gambar motor dengan jumlah pulsa yang berbeda. Jika n adalah banyaknya pulsa dalam satu putaran dan x adalah banyaknya pulsa yang terukur dalam satu detik, maka didapatkan rumus untuk mendapatkan banyaknya putaran dalam satu menit yaitu [10]:
RPM =
(2.3)
Keterangan:
RPM = rotation per minute
X = banyaknya pulsa yang terukur dalam satu detik n = banyaknya pulsa dalam satu putaran