Rancang Bangun Interkoneksi Rangkaian berbasis Crossbar Switch dan Aplikasi Web

Listyawan, Taqiy Asyam and Waru Djuriatno, S.T., M.T and Dr. Raden Arief Setyawan, S.T., M.T. (2023) Rancang Bangun Interkoneksi Rangkaian berbasis Crossbar Switch dan Aplikasi Web. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Breadboard sering digunakan dalam prototipe elektronika terdiri dari pin-pin yang berisi titik-titik yang saling berhubungan. Untuk menghubungkan titik, kabel jumper sering digunakan. Struktur ini memiliki kemiripan dengan struktur crossbar switch. Struktur crossbar switch terdiri barisan vertikal dan horizontal dengan relay pada persimpangan barisan. Umumnya barisan crossbar switch digunakan sebagai masukan dan keluaran. Namun barisan pada rancang bangun ini digunakan sebagai pin I/O dan jalur penghububung. Barisan vertikal crossbar switch akan menjadi titik-titik pada pin breadboard sedangkan barisan horizontal crossbar switch akan menjadi kabel jumper. Crossbar switch akan dikendalikan menggunakan aplikasi berbasis web dan menggunakan protokol komunikasi websocket sehingga dapat membentuk aplikasi realtime. Untuk membuat aplikasi web dapat diakses melalui publik, aplikasi dapat diletakkan pada hosting atau sejenisnya. Selain diletakkan pada hosting, aplikasi dapat menggunakan layanan tunnel proxy dari ngrok untuk mendapatkan URL sementara. Pada rancang bangun ini terdiri menjadi dua perancangan antara lain perancangan alat dan aplikasi. Perancangan alat terbagi menjadi empat bagian antara lain perancangan modul crossbar switch, modul pengendali, alur komunikasi, dan halaman konfigurasi. Modul crossbar switch terdiri kumpulan relay BL1555 yang dikendalikan oleh addressable latch 74HC259. Untuk membaca data pada addressable latch, data selector 74HC151 digunakan. Baik 74HC259 maupun 74HC151, keduanya diberikan alamat jalur. Untuk mengendalikan keduanya, decoder alamat I/O 74HC138 digunakan. Sinyal kontrol decoder, alamat I/O, dan alamat jalur diberikan oleh modul pengendali. Modul kendali terdiri dari flip flop 74HC175, decoder 74HC138, dan level logic translator TXS0108. Flip flop akan menyediakan alamat I/O dan jalur sedangkan decoder akan menyediakan sinyal kontrol. Level logic translator digunakan untuk komunikasi data antara keluarga 74HC dengan ESP32 sebagai mikrokontroller. ESP32 digunakan karena terdapat WiFi dan SPIFFS. SPIFFS digunakan untuk penyimpanan konfigurasi dan halaman konfigurasi. Halaman konfigurasi ini memudahkan pengguna dalam mengubah WiFi dan alamat websocket. ESP32 akan berkomunikasi dengan aplikasi pada sever menggunakan JSON. Aplikasi dirancang menggunakan bahasa javascript dengan teknologi MERN. Perancangan aplikasi terbagi menjadi lima bagian antara lain kendali alat, halaman pengaturan alat, halaman pengendalian alat, halaman visualisasi komponen, dan penggunaan tunnel proxy. Kendali alat akan memantau koneksi dan menyimpan data yang dikirimkan dari alat. Halaman pengaturan alat terdiri dari pengaturan alamat alat dan konfigurasi ADC pada alat. Halaman pengendalian alat berfungsi untuk mengendalikan crossbar switch dan mencatat hasil pengukuran ADC. Sedangkan halaman visualisasi komponen berisi penyajian data rangkaian crossbar switch dalam bentuk komponen-komponen. Pada saat awal alat dihidupkan, data 74HC259 berlogika rendah dengan tegangan 2.6mV yang membuat resistansi internal seluruh relay BL1555 berada pada open loop. Saat diberi tahapan penyambungan, data 74HC259 berlogika tinggi dengan tegangan 5.03V – 5.09V dan membuat resistansi antara IO dan jalur dengan sebuah relay BL1555 menjadi 0.2Ohm – 0.3Ohm adapun resistansi antar IO melewati dua relay tercatat 0.9Ohm.

English Abstract

Breadboards are often used in electronic prototypes consisting of pins containing interconnected points. To connect the points, jumper cables are often used. This structure is similar to the crossbar switch structure. The crossbar switch structure consists of vertical and horizontal rows with relays at the intersections of the rows. Generally rows on crossbar switches are used as inputs and outputs. However, the rows in this design are used as I/O pins and connecting lines. The vertical rows of crossbar switches will be the points on the breadboard pins while the horizontal rows of crossbar switches will be the jumper cables. Crossbar switches will be controlled by a web-based application and using the websocket communication protocol so they can form a real-time applications. To make a web application publicly accessible, the application can be placed on a hosting or similar. Instead of hosted, applications can use ngrok's tunnel proxy service to get temporary URLs. This design is splitted into two designs namely device design and application design. The design of device is divided into four parts. They are the design of the crossbar switch module, control module, communication flow, and configuration page. The crossbar switch module consists of a group of BL1555 relays controlled by a 74HC259 addressable latch. To read data from the addressable latch, the data selector 74HC151 is used. Both 74HC259 and 74HC151 are inputted a line address. To control both, the 74HC138 I/O address decoder is used. Decoder control signals, I/O addresses and line addresses are provided by the control module. The control module consists of a 74HC175 flip flop, a 74HC138 decoder, and a TXS0108 logic level translator. The flip flop will provide the I/O address and line while the decoder will provide the control signals. The level logic translator is used for data communication between the 74HC family and the ESP32 as the microcontroller. ESP32 is used because there is WiFi and SPIFFS. SPIFFS is used for configuration storage and configuration pages. This configuration page makes user easy for change WiFi and websocket addresses. ESP32 will communicate with the application on the server using JSON. The application is designed using the JavaScript language with MERN stack. The design of the application is divided into five parts. They are device control, device settings page, device control page, component visualization page, and tunnel proxy usage. Device control will monitor the connection and store the data sent from the device. The device setting page consists of device address configuration and device ADC configuration. The device control page use to control the crossbar switch and record the ADC measurement results. The component visualization page contains data presentation of the crossbar switch in the form of components. When the device is initially turned on, the 74HC259 data has low logic with a voltage about 2.6mV which makes the internal resistance of all BL1555 relays in an open loop condition. When given a “connect” instruction, the 74HC259 data becomes high logic with a voltage about 5.03V – 5.09V and makes the resistance between the IO and the line with one BL1555 relay become 0.2Ohm – 0.3Ohm, while the resistance between the IOs through the two relays is recorded at 0.9Ohm.

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	'0523070144
Uncontrolled Keywords:	breadboard, crossbar switch, ESP32 SPIFFS, MERN stack, tunnel proxy.
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.3 Electrical, magnetic, optical, communications, computer engineering; electronics, lighting > 621.38 Electronics, communications engineering > 621.381 Electronics
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Elektro
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	28 Jul 2023 05:00
Last Modified:	28 Jul 2023 05:00
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/202198

Text (DALAM MASA EMBARGO) TAQIY ASYAM LISTYAWAN.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (14MB)

Actions (login required)

View Item