LoRaWan Antares - Faktor penyebab 'kenapa susah nyampai pesan nya ?'

 

Tentunya indah dan merdu suara burung di alam bebas ditambah dengan udara bersih dan segar. Namun mengingat 10 tahun lalu saya berkunjung ke sebuah hatchery jalak, banyak burung berkicau yang nasibnya kurang beruntung dikurung di sangkar besi. Lalu apa hubungannya dengan LoRaWan ? Kok sangat jauh sekali pembahasannya melenceng ? Ohhhh tentu tidak, dari kicauan burung inilah ide dari komunikasi LoRa dengan memanfaatkan prinsip "kicau" atau "chirp" menjadi CSS (Chirp Spread Spectrum) yang di klaim mampu mengirmkan sinyal digital lebih jauh dengan konsumsi daya paling irit.

Breaking news: Telkom akan melakukan migrasi LoRaWan ke Telkomiot.id, Silahkan baca disini

Tentunya saya sebagai tukang solder digital yang kurang canggih dalam matematika teknik akan kesusahan dalam membahas teori CSS. Namun dalam tulisan kali ini tergerak dari sedikitnya pembahasan di blog maupun media internet lain berbahasa Indonesia, saya akan menjelaskan beberapa faktor yang mungkin akan membuat mereka yang mencoba belajar LoRaWan milik Telkom antares, akan tidak kapok untuk mecoba nya sampai berhasil. Terutama kawan-kawan dari Telkom University yang paling sering nyantol di WA saya setelah membaca tulisan saya.

  

- Pemilihan perangkat LoRa

Yang pertama yang akan saya ingatkan adalah kalau membeli modul siap pakai sangatlah disarankan, seperti TTGO / LiLyGo (berbasis ESP32) dimana sesuaikan frekuensi kerjanya LoRaWan di Indonesia yaitu band AS 923-2. Sehingga yang dibeli adalah  modul / kit Lorawan siap pakai dengan frekuensi kerja 850-950 Mhz. Namun jika anda kesulitan dana dan ingin mengoprek sejak awal bisa mengikuti prototype yang pernah saya bikin disini.

Modul Lora yang saya pake adalah semtech 1276 / RFM 95 dengan antena mini 900Mhz yang saya beli di seller tokped dari Bandung. Cukup mengeluarkan dana dibawah 200ribu saya bisa menghemat lebih dengan menggandengnya bersama jenis arduino paling sederhana pun. Jadi silahkan mampir ketulisan saya dilink diatas dan semoga rangkaiannya betul dan ketika di reset awal muncul "LoRa init succeeded."  pada layar terminal monitor.

- Pemilihan Lokasi BTS Gateway LoRaWan Telkom

Setelah hampir setahun komersial, lorawan milik telkom antares mulai menarik pelanggan yang memasang alat meternya berbasis LoRaWan. Hal ini menyebabkan terjadinya "Cell Breathing" yang merupakan salah satu kekurangan modulasi digital berbasis Spread Spectrum, dimana semakin banyak pengguna yang transmit bersamaan maka jangkauan gatewaynya mengempis/mengecil.  

Jangan lupa juga kalau CSS seperti halnya CDMA (maklum saya engineer certified CDMA namun teknologinya sudah usang hikss..) menggunakan kanal frekuensi yang relatif sedikit dan tidak ada proses membedakan antar device di udara. Jadi antar perangkat lain yg kirim bersamaan akan saling meng 'gugur' kan sinyal satu sama lain, alias interfrensi.  Makanya saran saya pilihlah frekuensi yang agak kosong di tempat dimana kalian mencoba kirim data LoRaWan. Bisa dilakukan seperti simulasi yang saya buat disini. 

Jadi pada lokasi yang mungkin padat, seperti halnya pada BTS di kampus Telkom University, maka akan kemungkinan jangkauan "ear" dari gatewaynya akan mengecil. Sehingga beberapa kali saya menyarankan mahasiswa yang berkonsultasi dengan saya untuk bergeser ke arah lokasi kantor STO telkom (yang ada towernya) dan akhirnya terselesaikan masalahnya. 

- Pemilihan Library dan Parameter LoRawan

Bukan menghina atau mengerdilkan teman-teman di telkom (mereka jago-jago kok), namun sebagai orang yang pernah bolak-balik kantor telkom maka ada sedikit pola yang sama saya alami, dimana para engineer nya akan mengalami mutasi tiap 5 tahun sekali. Ini menyebabkan pengelolaan hal-hal kecil seperti library pada LoRaWan Antares menjadi terpotong dan tidak ada evaluasi lanjutan. Asal sudah pernah di test jalan ya ditinggal aja. 

Beberapa kali mahasiswa Telkom University mengeluh dan saya kasi saran untuk menggunakan library dasar dari Sandeep Mistry seperti yang pernah saya tulis disini .

Parameter lainnya yang mungkin perlu diubah-ubah adalah Spread Factor (SF) dimana mengkompensasi jarak BTS dengan kecepatan data. SF ini bisa dilihat pada gambar spectrum garis miring diatas dimana saya sering menyarankan penggunan SF 10 dan 12 agar lebih lama dikirimkan sinyalnya (chirp nya lebih panjang) namun lebih gampang ditangkap "telinga" gateway LoRaWan.

- Kehabisan QUOTA Harian

Yang ini sangat "bang%&&**" menurut saya karena udah bayar mahal namun hanya dikasi quota 10 kali dalam sehari untuk 1 device. Dulu saat antares masih status trial sih aman-aman aja saya bisa keliling surabaya melakukan drive test sinyal sesuka hati saya.

Yahh habis ....wkwkwkwk....mau beli ya modal nya digedein lagi aja, kan anak mahasiswa jaman sekarang kaya-kaya juga. Atau trik yg pernah saya bahas ya bikin akun trial aja, lumayan 3 bulan. Bikin aja 10 akundan diganti-ganti. Hehehehe.

Nah demikianlah sharing saya kali ini, semoga gambar yg saya tampilkan diatas ini, persis yang kalian dapatkan saat melakukan kirim data melalui LoRaWan Antares. 

SELAMAT BELAJAR

Read More

[Tutorial] Sensor Suhu Ds18b20 dan output ke display oled

 

Pada beberapa tulisan di blog ini telah sering dibahas mengenai sensor suhu dasar, baik yang paling sederhana LM35 dan yang lumayan cukup sering dipakai untuk sensor IOT yaitu DHT11. Namun untuk pengukuran yang lebih akurat dan mengakomodir suhu negatif, maka kali ini saya pilihkan sensor suhu digital DS18B20. Secara umum rangkaian DS18B20 memerlukan 3 pin dan sebuah resistor pull up data bernilai 4,7K ohm. Praktek kali ini dilakukan bersama mahasiswa teknik listrik vokasi unesa angkatan 2022.

Untuk dapat menjalankan sensor ini pada arduino atau esp8266, library yang perlu di install pada sketch arduino yaitu One Wire dan Dallas Temperature. Perhatikan penjelasan script dasar berikut ini untuk mendapatkan pembacaan suhu yang tepat.

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// Sensor data ke digital pin 4, sesuaikan yg dipakai
#define ONE_WIRE_BUS 4

// inisialisasi nama library one wire
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// menghubungkan library onewire vs Dallas Temperature 
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup(void)
{
  // Start serial baud 9600
  Serial.begin(9600);
  // memulai ibrary library
  sensors.begin();
}

void loop(void){ 
  // Panggil pembacaan sensor pada bus one wire
  sensors.requestTemperatures(); 
  //tulis ke serial monitor
  Serial.print("Celsius temperature: ");
  // kasi index 0 karena cuman 1 sensor, bisa untuk banyak sensor
  Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); 
  Serial.print(" - Fahrenheit temperature: ");
  Serial.println(sensors.getTempFByIndex(0));
  delay(1000);
}

Dan jika rangkaian sudah benar maka hasilnya seperti berikut ini :

Catatan jika menggunakan wemos atau nodemcu, pin yang digunakan disesuaikan dengan tulisan pin pada board, namun asal board yang digunakan sesuai. Perhatikan gambar dibawah ini :

Jadi jika library boardnya sesuai maka cukup mengikuti penamaan pada board yg dipakai, seperti contoh dibawah ini :

 

// Sensor data ke digital pin D4, sesuaikan yg dipakai
#define ONE_WIRE_BUS D4

-  Display Ke OLED 

Layar oled yang kita gunakan adalah OLED SSD12306 dengan lebar layar 128x64 pixel. 

Pin dari OLED ini berbasis I2C 3.3 volt, sehingga VCC/VDD jangan sampai salah colok harus ke pin 3.3 volt pada wemos kamu. I2C merupakan komunikasi data 2 kabel dengan SCK (serial clock) dan SDA (serial data), dimana pada wemos pin SCK = D1 , sedangkan SDA = D2. Untuk mencoba melakukan testing terhadap display oled kamu bisa menggunakan script example pada Library Adafruit_SSD1306 .

catatan: Pada example terdapat kesalahan address dari oled yang dijual dipasaran ( 128 x 64 ) yang seharusnya 0x3C

#define OLED_RESET     -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C ///< See datasheet for Address; 0x3D for 128x64, 0x3C for 128x32
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

Lalu mari kita gabungkan 2 koding diatas untuk menampilkan pengukuran sensor suhu DS12B20 pada OLED.

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>


#define SCREEN_WIDTH 128 // display display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // display display height, in pixels

#define SENSOR_PIN D4   // pin sensor DS18B20
#define BUZZER_PIN D5   // pin buzzer

#define display_RESET     -1 // Reset pin 
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C ///address i2c oled 
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, display_RESET);

OneWire oneWire(SENSOR_PIN);         // setup a oneWire 
DallasTemperature tempSensor(&oneWire); // pass oneWire 



unsigned long previousMillis = 0;

String tempString,tempString1;
float batas = 35;     // batas suhu biar alarm
float tempCelsius;


void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(BUZZER_PIN,OUTPUT);
  digitalWrite(BUZZER_PIN,LOW);

  // initialize display display with address 0x3C for 128x64
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    while (true);
  }

  delay(2000);         // wait for initializing
  display.clearDisplay(); // clear display

  display.setTextSize(1);          // text size
  display.setTextColor(WHITE);     // text color
  
  displayDisplayCenter("Teknik Listrik", 4);
  displayDisplayCenter("Vokasi Unesa 2023",56);

  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(0, 32);        // position to display

  tempSensor.begin();     // initialize the sensor
  tempString.reserve(10); // to avoid fragmenting memory when using String


  

  
}

void loop() {
  tempSensor.requestTemperatures();             // send the command to get temperatures
  tempCelsius = tempSensor.getTempCByIndex(0);  // read temperature in Celsius

  
  tempString  = String(tempCelsius, 2); // two decimal places
  tempString += (char)247;
  tempString += "C";
  
  //biar ketumpuk hitam dulu jika suhu nya berubah
  if(tempString != tempString1)
  {
  display.setTextColor(BLACK);
  displayDisplayCenter(tempString1,28);
  }
  
  tempString1= tempString; 
  Serial.println(tempString); // print the temperature in Celsius to Serial Monitor
  
  //lanjut tulis warna putih
  display.setTextColor(WHITE);
  displayDisplayCenter(tempString,28);


  if( tempCelsius >= batas)  //cek alarm vs buzzer
   {

    digitalWrite(BUZZER_PIN,HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(BUZZER_PIN,LOW);
    delay(50);
   }
  
  else digitalWrite(BUZZER_PIN,LOW);
   
}

//function agar tulisan rata tengah (center)

void displayDisplayCenter(String text, int posisi) {
  int16_t x1;
  int16_t y1;
  uint16_t width;
  uint16_t height;

  display.getTextBounds(text, 0, 0, &x1, &y1, &width, &height);

  display.setCursor((SCREEN_WIDTH - width) / 2, posisi);
  display.println(text); // text to display
  display.display();
}

Dan hasilnya menjadi keren seperti ini :

Read More

[Tutorial] Dasar Input Analog Mikrokontroler - Output ke Led Strip WS2812

 

Kita lanjutkan pembelajaran kali ini bersama dengan kuliah mikrokontroler mahasiswa teknik listrik unesa surabaya, dengan topik analog input. Sebagai mana kita bahas sebelumnya, sketch arduino sudah memiliki contoh-contoh program yang bisa dilihat pada sketch langsung atau pada website arduino.cc . Saya sekarang akan mengambil sebuah potensiometer yang bisa digunakan pada pengatur volume audio dan saya buat sebagai rangkaian pembagi tegangan 5 volt.

Catatan : Jika pake esp8266 maka tegangan 0 - 3,3 volt

A0 sampai A5 merupakan analog input dari arduino dimana memiliki range tegangan yang di ijinkan 0-5 volt. Resolusi atau kerapatan data bit nya adalah 10 bit, sehingga 5 volt diwakili oleh binari 0b1111111111 atau desimal 1023. Dari rumus matematika  sederhana dengan membagi 5 volt dengan 1023,  maka kita bisa membuat voltmeter sederhana dan bisa membaca tegangan yang diberikan oleh pin tengah dari potensiometer 10 k ohm yang saya gunakan. Silahkan coba script berikut ini :

#define ADC_PIN 1   //pin ADC 

float tegangan ;  //variabel tegangan desimal

void setup() {

  //pakai monitor serial

  Serial.begin(9600);

}

void loop() {

   //resolusi per bit = 5v/1023 = 0.0049 volt

   //baca ADC

   tegangan = analogRead(ADC_PIN) * 0.0049;

 

   //kirimkan output pembacaan ke serial

   Serial.print( "Tegangan = ");

   Serial.print( String(tegangan,2) );

   Serial.println (" volt");

    

  delay(100); 

  

}

Dari hasil diatas dapat dilihat perubahan tiap bit mewakili 4.9 miliVolt. Lalu bagaimana membuatnya lebih menarik ? Kita gunakan Led Strip ws2812b yang lagi ngetop belakangan ini. Untuk itu baca dulu pembahasan di blog yang saya temukan di internet disini.

Saya telah membeli 30 buah led ws2812b seharga 900 rupiah sebiji dan saya rangkai dengan arduino pro mini milik saya. Bisa menggunakan arduino jenis lain maupun esp8266 yang dimiliki, dan usahakan jika lednya banyak maka gunakanlah power suply 5 volt terpisah seperti pada gambar dibawah ini :

*) gunakan resistor 330 ohm sebagai pengaman agar led awal tidak cepat rusak

Koding yang saya gunakan adalah sebagai berikut :

#include <Adafruit_NeoPixel.h> //library

#define LED_PIN 4         //sesuaikan pin data

#define LED_COUNT 30      //sesuaikan jumlah led

Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int posisi_led;     //variabel posisi led

void setup() {

//inisialisasi led strip 

  strip.begin();           

  strip.setBrightness(30); 

}

void loop() {

      

 // baca adc port A1 , sesuaikan

 //34 ==> pembulatan 1023/30LED

  

 posisi_led = analogRead(1)/34;

 

  strip.clear();

  strip.setPixelColor(posisi_led, 255, 255, 255);

  strip.show();   

 

  delay(100); 

  

}

Hasil dari coding diatas dapat dilihat pada animasi paling atas. Selamat Mencoba !! 

Read More

[Tutorial] Dasar Input - Output Pada Mikrokontroler

Pada umumnya terdapat 2 jenis input output yang terlihat paling "sederhana" dan paling sering dibahas pada sebuah sistem mikrokontroler AVR, arduino maupun ESP 8266. Dari list dibawah ini, nomer 1 dan 2 akan kita praktekkan pada tulisan blog kali ini, bersama dengan adik - adik mahasiswa di jurusan teknik listrik vokasi unesa Surabaya. 

Jenis Input Output :

1. Digital Pin
2. Analog Pin
3. PWM
4. Serial
5. I2C
6. SPI

- DIGITAL PIN

Digital pin ini merupakan hal yang paling dasar yang pertama kali harus dipraktekkan ketika memulai mikrokontroler sekelas arduino. Coba pembaca buka sketch dan akan menemukan example yang bernama "blink" yang merupakan coding untuk menyalakan dan mematikan LED internal pada bord arduino ( jenis apapun ) yang umumnya berada pada pin 13.

 void setup() {

  // inisialisasi digital pin LED_BUILTIN sebagai output.

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

}

//the loop function muter terus

void loop() {

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // HIGH = Nyala

  delay(1000);                      // Tunggu 1 detik

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // LOW = Mati

  delay(1000);                      // Tunggu 1 detik

}

Dan kemudian perhatikan gambar ekuivalen dari sebuah Bit Input Output pada mikrokontroler, melalui tombol sebagai Input dan Led sebagai output .

Saya ingin membuat penekanan tombol switch tactile bereaksi terhadap led, dan tidak ingin menjadi on off seperti saklar biasa. Jadi saat tombol (aktif low / pull up) maka akan merubah status dari led nyala atau mati. Perhatikan script berikut dan akan saya bahas per bagian.

const int buttonPin = 9;     // pin push button

const int ledPin =  13;      // pin LED

int buttonState = 0;         // variable status tombol

bool ledstate;

void setup() {

  //Pin LED sebagai output

  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // tombol sebagai intput

  pinMode(buttonPin, INPUT);

   

  //status awal led mati 

  ledstate = false;

  digitalWrite(ledPin, LOW);

  Serial.begin(9600); //agar bisa dilihat pada terminal

}

void loop() {

  // baca status tombol

  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // cek status tombol High atau Low

  if (buttonState == HIGH) {

    

    //nyalakan led dan ubah status led 

    if ( !ledstate){

      digitalWrite(ledPin, HIGH);

      ledstate =true;

      //kirim serial

      Serial.println("Kondisi led = Nyala");

     }

    //matikan led

     else {

      digitalWrite(ledPin, LOW);

      ledstate = false;

      Serial.println("Kondisi led = mati");

    }

  delay(200);

    

  } 

  

}

Dari script diatas, penjelasan perbagian  bisa dilihat pada bagian script berwarna merah, dan yang paling utama adalah proses perubahan status boolean dari led status yang akan tersimpan sesuai kondisi terakhir dari led.

    //nyalakan led dan ubah status led 

    if ( !ledstate){

      digitalWrite(ledPin, HIGH);

      ledstate =true;

      //kirim serial

      Serial.println("Kondisi led = Nyala");

     }

    //matikan led

    else {

      digitalWrite(ledPin, LOW);

      ledstate = false;

      Serial.println("Kondisi led = mati");

    }

Terdapat perintah Serial.println yang bertujuan untuk melihat kondisi led pada serial monitor yang merupakan fasilitas debuging paling utama pada sketch arduino.

Pada tulisan selanjutnya akan saya bahas input analog yang sangat bermanfaat.

Read More