Dian Kusuma Jati, Maun Budiyanto
Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Email: kusumadian95@gmail.com, m.budiyanto@ugm.ac.id
ABSTRAK: PT. Stechoq Robotika Indonesia merupakan perusahaan yang meneliti , mengembangkan dan memproduksi robot yang bertujuan untuk pengembangan dalam bidang militer. Hingga saat ini telah banyak alat-alat yang telah diriset dan diproduksi seperti ROV, timbangan pintar, Smart Industry dan yang sedang dikerjakan saat ini adalah pelampung dengan kontrol jarak jauh. Salah satu hal yang penting dalam mendesain pelampung tersebut adalah pengendalinya. Dengan tujuan untuk memaksimalkan pengendalian dari pelampung dilakukan riset tentang remot dengan menggunakan modul NRF2401+PA+LNA. Modul ini sendiri merupakan modul komunikasi serial wireless yang menggunakan frekuensi 2,4 GHz.
Modul yang digunakan telah dilengkapi dengan sirkuit Low Noise Amplifier (LNA) dan Power Amplifier (PA) sehingga dapat mentransmisikan data hingga 1100 meter.
Dengan menggunakan modul ini yang didesain sebuah remot pengendali pelampung jarak jauh guna memaksimalkan range ata jangakauan yang dapat dijangkau oleh pelampung. Remot yang dibuat menggunakan Arduino Nano sebagai mikrokontroler dan joystick sebagai parameter pengendalian.
Kata kunci : NRF24L01, komunikasi, Low Noise Amplifier
ABSTRACT: PT. Stechoq Robotika Indonesia is the company that research , develop, and produce robot for developing military sector. There are many instruments have been researched and produced like as ROV, smart balancing, smart Industry and recently remote control for life vest. Controlling is the most important for life vest designed. Objectively for designing of life vest get optimal had been conducted research for remoting using NRF2401+PA+LNA module. It is communication serial wireless module with frequency 2.4 GHz. It had been featured Low Noise Amplifier (LNA) circuit and Power Amplifier (PA) that can transmit data for 1100 meters. The module that have been designed for life vest remote control to get range optimally. Microcontroller and joystick is parameter with Arduino Nano for controlling.
Keywords : NRF24L01, communication, Low Noise Amplifier
PENDAHULUAN
Dalam dunia militer, SAR maupun kegiatan yang berhubungan dengan dunia kelautan, pelampung
menjadi alat yang penting dan diwajibkan keberadaannya. Pada kapal-kapal militer, komersil, pengangkut dan kapal yang lain sering
dijumpai keberadaaan pelampung yang selalu ada disisi luar kapal sebagai piranti pengaman. Begitu pentingnya keberadaan pelampung sehingga keberadaannya diwajibkan dalam dunia kelautan. Dalam hal ini PT. Stechoq Robotika Indonesia membuat sebuah inovasi yaitu dengan kontrol jarak jauh yang dinamakan Rush Safe. Inovasi terhadap pelampung dalam wujud pengendalian jarak jauh dianggap perlu dilakukan mengingat selama ini penggunaan dari pelampung sendiri masih dialkukan secara manual dan memakan waktu.
Perumusan masalah dalam penelitian hal ini adalah pembuatan alat yang ditujukan untuk riset guna mempertimangkan metode dan komponen yang tepat untuk mengontrol pelampung jarak jauh, keterbatasan pengiriman dan penerimaan data, dan keterbatasan desain dengan referensi alat serupa yang sudah ada. Oleh karena itu tujuan dalam penelitian ini adalah pembuatan remot kontrol pengendali pelampung jarak jauh dengan modul NRF24L01+PA+LNA, pembuatan perbandingan dengan sistem pengendali jarak jauh serupa yang menggunakan perangkat lain, dan pemahaman konsep mengenai pengendalian pelampung dengan kendali jarak jauh secara keseluruhan.
Ada beberapa komponen penyusun untuk rancang bangun pengendali pelampung jarak jauh seperti Aduino Nano yang merupakan mikrokontroler dengan keeping utama yaitu ATMega328.
Gambar 1 Arduino Nano
Seperti Gambar 1 , Arduino Nano memiliki 30 pin input/output digital ( 6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM ), 7 input analog (ADC), 1 UART ( port komunikasi serial ), 1 port komunikasi serial I2C, osilator crystal 16 MHz, colokan DC, port USB dan tombol reset. Untuk memulai mengoperasikannya dapat menghubungkan sumber DC 5V pada pin Vin yang digunakan untuk memasok daya pada Arduino.
Komponen utama yang lainnya adalah modul NRF24L01+PA+LNA yang merupakan sebuah modul transceiver nirkabel dengan frekuensi 2.4GHz yang merupakan produksi terbaru
seperti pada Gambar 2.
Gambar 2 Modul NRF24L01+PA+LNA
Modul ini dapat digunakan untuk berkomunikasi secara wireless dengan jarak 1,1 km sesuai datasheet. Dalam penggunaannya modul ini bekerja sebagai transmitter (pengirim) dan receiver (penerima). Dalam seri NRF24L01 modul ini dilengkapi
dengan antena yang sudah tertanam dengan range komunikasi kurang lebih
25 meter. Dalam seri
NRF24L01+PA+LNA dilengkapi dengan antena eksternal sebagai penguat gelombang sinyal sehingga mampu berkomunikasi dengan jarak maksimal 1,1 km. Untuk regulator dalam switching digunakan IC LM2596 seperti Gambar 3.
Gambar 3 IC LM2596
Regulator seri LM 2596 adalah IC monolitik yang menyediakan fungsi aktif untuk regulator switching step-down (buck) dengan kemampuan driving beban sebesar 3A dengan pengaturan saluran beban yang baik.
LM2596 memiliki tegangan output tetap 3,3V , 5V, 12V , dan keluaran yang dapat disesuaikan atau adjustable. LM2596 beroperasi pada frekuensi switching 150kHz , hal ini memungkinkan komponen filter berukuran lebih kecil dari yang diperlukan dengan regulator switching frekuensi lebih rendah.
METODE
Skema yang ditunjukkan oleh Gambar 4 merupakan sistem kerja dari alat secara keseluruhan. Skema dibagi menjadi dua yaitu sisi kiri merupakan bagian dari transmitter dan sisi kanan merupakan bagian dari receiver.
Gambar 4 Alur kerja alat
Pada sisi transmitter suplai dari rangkaian didapatkna dari baterai Li-Po 3 cell 12 Volt. Tegangan dari baterai akan diturunkan atau step-down oleh IC LM2596 menjadi 5 Volt untuk mensuplai Arduino Nano dan joystick. Untuk suplai NRF24L01 tegangan diturunkan menjadi 3,3 Volt oleh AMS3117. Hal ini dikarenakan NRF24L01 sendiri bekerja pada tegangan 3,3 Volt. Joystick sendiri akan memberikan data berupa analog yang akan mewakili sumbu x, y, dan z sesua dengan perubahan toggle. Data sumbu tersebut dibaca oleh Arduino Nano dan memerintahkannya ke NRF24L01 untuk mengirimkan data ke receiver. Pada perancangan elektronis terdapat dua board yang dirancang yaitu rangkaian transmitter dan rangkaian receiver. Gambar 6 merupakan rangkaian sistem minimum dari transmitter remot.
Gambar 5 Rangkaian Transmitter Dalam rangkaian transmitter Arduino Nano akan memerintahkan NRF24101 untuk mengirim data ke bagian rechiever. Dalam hal tersebut Arduino Nano memiliki protocol komunikasi dengan NRF24101 yaitu dengan komunikasi SPI(Serial Pheriperal Interface) dengan menghubungkan pin pada Arduino
Nano dan NRF24101 yang
bersesuaian.
Gambar 6 Rangkaian Receiver Rangkaian diatas merupakan rangkaian yang digunakan untuk receiver atau penerima. Komponen yang digunakan oleh rangkaian transmitter dan rechiever kurang lebih
sama yaitu menggunakan Arduino sebagai microcontroller. Akan tetapi pada sistem minimum terdapat port keluaran pada pin PWM (Pulse Width Modulation) sebagai keluaran untuk mengatur kecepatan motor. Pada rangkaian ini NRF24101 bersifat sebagai penerima dan Arduino akan mengirimkan perintah kepada motor untuk mengarahkan pelampung.
Perancangan mekanis dibuat seminimal mungkin dan senyaman mungkin ketika digunakan. Hal ini karena remot sendiri akan digenggam oleh driver dan menuntut kenyamanan ketika digunakan. Dalam mendesain mekanis digunakan software SolidWorks. Seperti pada Gambar 7, untuk implementasi mekanis sendiri menggunakan kayu triplek sebagai bahan utama mekanisnya. Hal ini dikarenakan teksturnya yang nyaman untuk dipegang dan ringan. Selain itu kayu juga lebih murah dibandingkan dengan akrilik atau bahan lain.
Gambar 7 Desain Mekanis Perancangan program terdapat dua bagian yaitu program pada
transmitter dan program pada receiver.
Sebelumnya antara transmitter dan receiver harus di inisialisasi terlebih dahulu seperti Gambar 8, untuk mengatur keduanya menjadi bagian masing-masing. Setelah itu kenudian program baru dapat menjalankan instruksi masing-masing. Dalam pengiriman data dilakukan parsing pada transmitter untuk mengolah data ADC untuk dikirim melalui serial.
Software yang digunakan pada pemprograman ini adalah Arduino IDE.
Gambar 8 Inisiasi awal
Pada Gambar 8, proses inisialisasi program untuk mengatur NRF untuk menggunakan mode transmit atau receive. Pada Gambar 9, hasil mapping data ADC yang dihasilkan joystick 10 bit ke 8 bit.
Gambar 9 Mapping data transmitter HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada pengujian alat dilakukan komunikasi antara receiver dan transmitter. Parameter yang diuji
adalah jarak tempuh komunikasi serta faktor-faktor yang mempengaruhi komunikasi. Tempat pengujian berada pada Jl. Persatuan tepatnya selatan Sekip IV Sekolah Vokasi , Universitas Gadjah Mada.
Tabel 1 Data Pengujian
No. Tempat
Pengujian Jarak
(m) Kualitas
1 Bank BRI 190 Bagus
2 Grha Saba
Pramana 426 Bagus
3 Fakultas
Farmasi 630 Kecepatan transmisi berkurang 4 Fakultas
MIPA 766 Koneksi Terputus
Tabel 1 merupakan hasil pengujian jarak yang dilakukan pada alat. Sebelumnya pengujian dilakukan pada kompleks padat penduduk, kali ini pengujian dilakukan pada tempat terbuka yaitu jalan raya. Hal ini dilakukan untuk mengatasi permasalahan tentang bangunan yang dapat mengganggu proses transmisi dari sinyal. Pengujian pertama dilakukan di lokasi dengan jarak 190 meter dari penerima. Pembacaan data yang dihasilkan bagus mulai dari kecepatan transmisi data , pembacaan dan tingkat error yang rendah. tempat pengujian kedua berjarak 426 meter dari penerima. Lokasi tersebut terletak tepat di samping jalan Ghra Saba Pramana. Pembacaan dari data yang dikirimkan masih dengan kualitas yang sama bagusnya mulai dari data, error dan kecepatan yang bagus. Tempat pengujian ketiga berada pada jarak 630 meter dari penerima. Lokasi pengujian berada pada Fakultas Farmasi. Pada jarak ini kualitas dari
pengiriman data mulai berkurang.
Kecepatan penerimaan data mulai melambat, dan terdapat delay pada proses penerimaan data. Akan tetapi paket data yang dikirim masih dapat dibaca dengan baik. Kemudian jarak pengujian ditambah menjadi 766 meter atau tepatnya berada pada samping kantor pusat atau Balairung. Tepat ketika jarak menyentuh angka tersebut komunikasi terputus dan lost contact.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan mulai dari tahap perancangan hinggan uji coba sistem maka didapatkan disimpulkan bahwa desain remot kontrol memerlukan dua buah modul NRF24L01+PA+LNA sebagai transmitter dan receiver yang digunakan untuk mengomunikasikan perintah dari pengendali ke pelampung yang menggunakan komunikasi serial wireless. Dengan menggunakan modul NRF24L01 + PA + LNA terbukti dapat meningkatkan jarak komunikasi dibandingkan dengan remot sebelumnya yang hanya mempunyai jarak komunikasi maksimal 100 meter.
Pengendalian pelampung jarak jauh dengan menggunakan modul NRF24L01 + PA + LNA memiliki keterbatasan pada jumlah ukuran data.
Oleh karena itu digunakan parsing data.
PUSTAKA ACUAN
Mazidi, Muhammad Ali. 2011. 15 September. The Microcontroller and Embedded System : Using Assembly and C. Pearson Educatio, inc : New Jersey.
Andre., 2018. Tutorial Belajar C Part 1:
Pengertian Bahasa
Pemrograman C. 2 September.
https://www.duniailkom.com /tutorial-belajar-c-pengertian-bahasa-pemrograman-c/
Arduino., 2019. About Us. 8 May.
https ://www.arduino.cc/en/
Main/AboutUs.2019. Products. 8 May. https: //store.arduino.cc/
usa/mega-2560-r3.
Innovative Elektronics., 2008.
Innovative Elekctronics. 23 June.
https://www.innovativeelectronic s.com/index.php?pg=ie_pdet&id p=175.
Munandar, Aris., 2012. Liquid Crystal Display (LCD) 16 x 2. 27 June.
http://www.leselektronika.com/20 12/06/liquid-crystal-display-lcd-16-x-2.html.
Bill Scweber, 2013. Understanding the Basics of Low-Noise and Power Amplifiers in Wireless Designs. 17 August.htttps://electronics.stackexc hange.com/questions/237267/what-is-a-pa-lna/237278.
S. Imam. 2018. LM2596 Modul untuk
Menurunkan Tegangan
DC.https ://www.alfabet.web.id/2018
/03/lm2596-modul-untuk-menurunkan-tagangan.html.