BAB II DASAR TEORI
2.3. IC Reader U2270
Sebuah sistem immobilizer terdiri dari dua buah sub sistem, yaitu tag (transponder) dan
reader [7]. IC U2270B adalah sebuah IC reader tipe read/write untuk sistem immobilizer. IC U2270B memungkinkan disain sebuah reader dengan sedikit komponen. IC ini sesuai dengan modulasi Manchester atau Bi-phase dan bekerja pada frekuensi carrier 100 KHz sampai dengan 150 KHz dengan laju data 5 Kbaud pada frekuensi 125 KHz. IC ini terdiri dari sebuah osilator, driver, pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan (power supplay) [8]. Gambar 2.12 menunjukan diagram blok sistem RFID dengan U2270B. Gambar 2.13 menujukan diagram blok IC U2270B.
Gambar 2.12. Diagram blok Sistem RFID dengan U2270B [8].
2. 3. 1. Konfigurasi Pin
IC U2270B memiliki enem belas pin. Gambar 2.14 konfigurasi pin pada IC U2270B. Tabel 2.1 merupakan daftar nama dan keterangan dari masing-masing pin pada IC U2270B.
Gambar 2.14. Konfigurasi pin IC U2270B [7]. Tabel 2.1. Deskripsi pin pada IC 2270B [7].
Nomor Pin Simbol Fungsi
1 GND Ground
2 OUTPUT Data output
3 OE Data output enable
4 INPUT Data input
5 MS Mode select coil: common
mode/ differential mode
6 CFE Carrier frequency enable
7 DGND Driver ground
8 COIL2 Coil driver 2
9 COIL1 Coil driver 1
10 VEXT External power supply
11 DVS Driver supply voltage
12 Vbatt Battery voltage
13 STANDBY Stanby input
14 VS Internal power supply
15 RF Frequency adjustment
2.3.2. Deskripsi Fungsi
Sebagaimana telah disebut di atas, IC U2270B terdiri dari sebuah osilator, driver, pengkondisi sinyal, dan sumber tegangan (power supplay) [7]. Berikut merupakan deskripsi mengenai fungsi-fungsi komponen yang terintegrasi dalam IC U2270B.
1. Power Supply
IC U2270B dapat dioperasikan dengan satu sumber tegangan eksternal atau dengan dua sumber tegangan eksternal stabil. Dapat juga dioperasikan dengan tegangan baterei 12V dari kendaraan. Sumber teganagan menyediakan dua tegangan
output yang berbeda, yaitu Vs dan VEXT.
Vs merupakan tegangan sumber tegangan internal untuk seluruh komponen di dalam IC U2270, kecuali untuk rangkaian driver. Pin VS digunakan untuk menghubungkan blok kapasitor. Vs dapat diatur melalui pin STANBY. VEXT
merupakan sumber tegangan antena sebelum driver. Tegangan ini juga dapat digunakan unruk mengoperasikan rangkaian eksternal, misalnya mikrokontroler. Bersama dengan transistor NPN, tegangan ini juga memberikan sumber tegangan bagi
driver koil antena (pin DVS). Tabel 2.2 menunjukan fungsi STANBY. Tabel 2.2. Fungsi STANBY [7].
2. Osilator
Frekuensi dari osilator di dalam IC U2270B dikontrol oleh arus yang masuk ke
input RF. Rangkaian yang terintgrasi memastikan batas temperatur yang luas dan frekuensi yang bebas dari sumber tegangan, ditentukan oleh resistor (Rt) antara RF dan Vs. Untuk 125 KHz, ditetapkan resistor dengan nilai 110kΩ. Untuk frekuensi lain ( f0) , nilai resistor ditentukan dengan persamaan berikut:
5 14375 0 − = f Rt ... (2.1)
3. Low Pass Filter (LPF)
LPF merupakan filter yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah. LPF yang terintegrasi dalam IC U2270B berfungsi menghilangkan sinyal pembawa yang masih tersisa dan gangguan sinyal dengan frekuensi tinggi setelah proses demodulasi.
4. Amplifier
Differential amplifier memiliki gain yang tetap, yaitu 30. Pin HIPASS digunakan untuk menggabungkan tegangan DC (DC decoupling). Frekuensi cut-off
( fcut) dapat dihitung dengan persamaan berikut:
i HP cut R C f × × × = π 2 1 ... (2.2) i
R adalah resistor internal, nilainya dapat diasumsikan 2,5 kΩ. Sedangkan CHP adalah
decoupling capacitor yang terhubung dengan pin HIPASS. Nilainya telah direkomendasikan, tergantung pada laju data (data rates) yang dugunakan seperti ditunjukan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. Rekomendasi Nilai Kapasitor
5. Schmitt Trigger
Sinyal yang diproses oleh Schmitt trigger digunakan untuk menekan noise yang mungkin muncul dan digunakan untuk membuat sinyal sesuai dengan mikrokontroler (microcontroller compatible).
6. Driver
Driver mensuplai koil antena dengan energi yang sesuai. Rangkaian terdiri dari dua tingkatan output. Output tersebut dapat dioperasikan dalam dua mode berbeda, yaitu common mode dan differential mode.
• Common mode. Dalam mode ini, output dalam phase. Output dapat saling dihubungkan untuk mencapai kemampuan dengan keluaran arus tinggi.
Data Rate f=125 kHz CIN CHP
f/32 = 3,9 Kbit/s 680 pF 100 nF f/64 = 1,95 Kbit/s 1,2 nF 220 nF
• Differential mode. Tegangan output dalam anti-phase. Koil antena dikendalikan dengan tegangan yang lebih tinggi. Impedansi antena koil lebih tinggi. Karena itu, untuk mencapai sebuah sistem dengan sensitivitas yang lebih baik, mode ini dipilih.
Input CFE digunakan untuk menulis data pada tag. Berbagai fungsi dikontrol melalui input MS dan CFE. Tabel 2.4 merupakan fungsi dari input CFE dan MS.
Tabel 2.4. Fungsi Input CFE dan MS [7].
2. 3. 3. Demodulasi
Modulasi adalah suatu proses dimana parameter sinyal carrier frekuensi tinggi diubah sesuai dengan salah satu parameter sinyal informasi. Dalam hal ini sinyal pesan disebut juga sinyal pemodulasi. Proses modulasi dilakukan pada bagian pemancar. Proses kebalikannya, yang disebut demodulasi dilakukan pada bagian penerima. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi.
Proses demodulasi pada aplikasi reader dengan IC U2270B terjadi di luar IC. Jadi,
demodulator merupakan sebuah rangkaian eksternal. Selanjutnya, sinyal hasil proses demodulasi dikirimkan ke pin INPUT dari IC U2270B melalui sebuah rectifier dan kapasitor (decoupling capacitor) [7]. Kemudian, LPF yang terintegrasi dalam IC menguatkan dan mengkondisikan sinyal untuk mengubahnya menjadi data output digital yang sesuai, seperti ditunjukan pada gambar 2.15.
Demodulator terdiri dari sebuah dioda (D1), sebuah kapasitor (C1), dan dua buah resistor (R1 dan R2). Sedangkan fungsi high-pass dari coupling kapasitif (C2), yang merupakan kapasitor input, harus disesuaikan dengan kode tag yang digunakan. Nilai komponen yang diberikan adalah untuk laju data sekitar 4 Kbit/s menggunakan penyandian bi-phase atau
Manchester. Jika laju data yang lebih rendah digunakan, maka nilai C2 juga dinaikkan. Besarnya nilai C2 yang direkomendasikan dapat dilihat pada tabel 2.3. Gambar 2.16 menunjukan demodulator dengan High-Pass Coupling
Gambar 2.16. Demodulator dengan High-Pass Coupling [9].
2. 3. 4.
Oscillator Control Loop
Osilator dikontrol agar frekuensinya sama dengan resonansi antena reader. Hal ini dilakukan dengan menerapkan sebuah rangkaian yang disebut oscillator control loop.
Oscillator control loop merupakan sebuah phase control loop yang mengontrol pergeseran fase antara tegangan driver dan tegangan antena. Dalam sebuah reader dengan IC U2270B, rangkaian ini merupakan sebuah rangkaian eksternal, berada di luar IC. Gambar 2.17 merupakan rangkaian oscillator control loop yang direkomendasikan pada sebuah reader
dengan U2270B.
2. 3. 5. Penyandian Data
Kode identifikasi dari sebuah tag disandikan dalam sandi Manchester atau sandi bi-phase [7]. Clock dibangkitkan oleh transponder (tag) dari osilasi yang terjadi pada antena
reader. Gambar 2.15 menunjukkan timing pada sandi Manchester dan bi-phase dalam kondisi ideal. Namun timing pada input decoder dipengaruhi juga oleh efek modulasi, demodulasi, dan noise. Decoder harus mengevaluasi sinyal output dari reader dengan metode yang ditunjukkan pada Gambar 2.16 untuk mencapai error yang minimum. Sinyal output dari
reader juga ditunjukkan pada Gambar 2.16. Tabel 2. 5 menjelaskan panjang pulsa dari sinyal
output reader. Sedangkan penyandian Manchester dan bi-phase ditunjukkan pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Sandi Manchester dan bi-phase [9].
Gambar 2.19. Valid Time Frame untuk Sinyal Output Reader [9].
Gambar 2.21. Penyandian Sandi bi-phase [9]. Tabel 2.5. Panjang Pulsa untuk Sinyal Output Reader [9].
2. 3. 6. Aplikasi IC Reader U2270B
Aplikasi IC U2270B memungkinkan sebuah disain reader dengan sedikit komponen [9]. Pemilihan aplikasi tergantung pada tersedianya sumber tegangan dan jarak transmisi. Berikut ini merupakan rangkaian aplikasi IC U2270B yang direkomendasikan.
1. Aplikasi 1
Aplikasi ini sesuai untuk komunikasi dengan jarak dekat. Aplikasi ini menggunakan feedback dioda. Gambar 2.19 menunjukkan rangkaian aplikasi ini dengan sumber tegangan 12V. Mikrokontroler disuplai oleh sumber tegangan internal IC U2270B.