Universitas ASA Indonesia
Program Studi: Teknologi Informasi
Mata Kuliah: Internet of Things
SKS: 3 (Tiga)
Dosen Pengampu: Istiqomah Sumadikarta, S.T., M.Kom.
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Pada pertemuan keempat ini, kita akan mempelajari berbagai papan pengembangan elektronik (development board) yang banyak digunakan dalam proyek IoT serta memahami konsep komunikasi data nirkabel untuk mentransfer informasi antar perangkat.
Electronics Development Board adalah papan rangkaian elektronik siap pakai yang dirancang untuk memudahkan pengembangan aplikasi mikrokontroler atau mikropemroses. Board ini umumnya sudah memiliki regulator tegangan, konektor I/O, dan fitur pemrograman sehingga mempermudah proses prototyping.
Arduino adalah platform open-source berbasis mikrokontroler yang digunakan untuk membuat proyek interaktif. Arduino terkenal karena mudah digunakan oleh pemula maupun profesional. Terdapat berbagai varian Arduino dengan fitur dan spesifikasi berbeda.
Arduino Uno adalah papan pengembangan paling populer berbasis mikrokontroler ATmega328P. Papan ini memiliki 14 pin digital I/O, 6 pin input analog, port USB, jack power, dan fitur pemrograman sederhana menggunakan Arduino IDE.
Sumber Catu daya pada Arduino dapat diberikan dengan dengan 3 cara yaitu: 1.Kabel USB (5 volt) 2.Power Jack (7-12 volt) 3.Pin VIN (7-12 volt)
Arduino UNO memiliki 6 buah pin analog (A0 – A5) yang dapat digunakan sebagai input analog. Pin ini memanfaatkan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah besaran tegangan menjadi data yang dapat dibaca mikrokontroller. Contoh input analog adalah sensor analog, potensiometer, dll.
Arduino UNO memiliki 14 buah pin digital (0 – 13) yang dapat digunakan sebagai input maupun output digital. Input dan output yang diberikan adalah HIGH dan LOW dengan tegangan 5 volt. Contoh input/output digital adalah tombol, sensor digital, LED, aktuator, dll.
Pin Serial digunakan untuk berkomunikasi/bertukar data antara Arduino dengan komputer, display, sensor, Arduino yang lain, dll. Setidaknya ada satu port serial pada tiap papan Arduino. Komunikasi serial terja
Penggunaan komunikasi serial bermanfaat untuk berbagai macam seperti Debugging program dengan serial monitor Kirim data antar board
SPI merupakan protokol data serial yang digunakan mikrokontroler untuk saling berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat eksternal dalam kondisi seperti bus. SPI juga dapat dipakai untuk menghubungkan 2 perangkat mikrokontroler. Dalam bus SPI, selalu ada satu perangkat yang dianggap sebagai perangkat master, dan sisanya adalah perangkat periferal. Pin yang digunakan: MISO (Master In Slave Out), yaitu baris untuk mengirim data ke perangkat master. MOSI (Master Out Slave In), yaitu baris master untuk mengirim data ke perangkat periferal. SCK (Serial Clock), yaitu sinyal jam yang dihasilkan oleh perangkat master untuk menyinkronkan transmisi data.
Penggunaan SPI (Serial Peripheral Interface) Contoh: Pembacaan sensor BME280 dengan SPI dari Arduino ke sensor seperti gambar disamping untuk mendeteksi tekanan, suhu, dan kelembaban. Kemudian ditampilkan pada serial monitor.
I2C (Inter-Integrated Circuit) merupakan protokol komunikasi yang biasa juga disebut I2C bus. Protokol ini dirancang khusus untuk memungkinkan komunikasi antar komponen dalam satu papan sirkuit. Pada I2C ada dua kabel yaitu: SDA (Serial Data), adalah jalur yang digunakan untuk mengirim data. SCL (Serial Clock), adalah garis jam yang dirancang untuk menyinkronkan transfer data.
ESP8266 adalah modul WiFi SoC (System on Chip) yang sangat populer dalam proyek IoT karena harganya terjangkau dan sudah mendukung koneksi WiFi mandiri. Board berbasis ESP8266 contohnya NodeMCU.
ESP8266 juga memiliki konsumsi daya yang rendah sehingga memiliki ketahanan yang tinggi. Pemrogramannya pun mudah karena dapat diprogram melalui berbagai platform. Beberapa pengembangan ESP8266 diantaranya NodeMCU dan Wemos.
ESP32 adalah pengembangan dari ESP8266 dengan performa lebih tinggi, dual-core, konektivitas WiFi dan Bluetooth Low Energy (BLE) terintegrasi, dan lebih banyak pin GPIO.
ESP32 memiliki total 48 pin yang multi fungsi. Penggunaan pin berbeda-beda tergantung fungsinya. Detail pin dapat dilihat pada gambar disamping. Keunggulan ESP32 adalah memiliki banyak pin yang dapat berfungsi sebagai analog atau digital sesuai dengan konfigurasi.
ESP32 memungkinkan komunikasi atau pertukaran data melalui kabel dengan menggunakan beberapa protokol berikut:
ESP32 mendukung konektivitas internet melalui komunikasi nirkabel, yaitu menggunakan WiFi dan Bluetooth:
Komunikasi data adalah proses pengiriman dan penerimaan data antar perangkat menggunakan media kabel atau nirkabel. Dalam IoT, komunikasi data menjadi kunci agar sensor, aktuator, dan cloud dapat saling bertukar informasi.
Pengertian lain komunikasi data yaitu transmisi data elektronik melalui beberapa media (kabel koaksial, fiber optik, microwave dsb). Sistem yang mungkin terjadinya transmisi data sering disebut sebagai jaringan komunikasi data. Secara umum ada dua jenis komunikasi data, yaitu Infrastruktur Terestrial dan Satelit.
Menggunakan media kabel dan nirkabel sebagai aksesnya. Membutuhkan biaya yang tinggi untuk membangun infrastruktur jenis ini. Beberapa layanan yang termasuk terestrial antara lain: Sambungan Data Langsung (SDL), Frame Relay, VPN MultiService dan Sambungan Komunikasi Data Paket (SKDP).
Menggunakan satelit sebagai aksesnya. Biasanya wilayah yang dicakup akses satelit lebih luas dan mampu menjangkau lokasi yang tidak memungkinkan dibangunnya infrastruktur terestrial namun membutuhkan waktu yang lama untuk berlangsungnya proses komunikasi. Kelemahan lain dari komunikasi via satelit adalah adanya gangguan yang disebabkan oleh radiasi gelombang matahari (Sun Outage) dan yang paling parah terjadi setiap 11 tahun sekali.
IoT menggunakan berbagai teknologi komunikasi untuk menghubungkan sensor, aktuator, dan server. Komunikasi ini bisa bersifat lokal (misalnya Bluetooth) atau global melalui internet (WiFi, Seluler).
WiFi adalah teknologi komunikasi nirkabel berbasis standar IEEE 802.11 yang populer untuk menghubungkan perangkat IoT ke jaringan lokal atau internet.
Bluetooth digunakan untuk komunikasi jarak dekat antar perangkat. Umumnya dipakai pada wearable device dan smart home.
BLE adalah varian Bluetooth yang dirancang untuk konsumsi daya rendah, cocok untuk sensor yang bekerja dengan baterai.
LoRa (Long Range) adalah teknologi komunikasi jarak jauh dengan daya rendah dan kecepatan data rendah. Cocok untuk sensor jarak jauh seperti monitoring lingkungan.
ZigBee adalah protokol komunikasi mesh yang hemat daya, banyak digunakan pada otomasi rumah dan industri.
Komunikasi berbasis jaringan seluler memanfaatkan infrastruktur operator (2G/3G/4G/5G) untuk akses internet jarak jauh.
Near Field Communication memungkinkan komunikasi data jarak sangat dekat (beberapa sentimeter), contohnya untuk pembayaran digital atau autentikasi.
Pengenalan board development elektronik dan teknologi komunikasi data menjadi dasar penting dalam membangun sistem IoT yang terhubung dan cerdas.